關(guān)于鋰離子電池的論文（精選范文6篇）,電力論文

關(guān)于鋰離子電池的論文〔精選范文6篇〕,電力論文本篇論文目錄導(dǎo)航：【】關(guān)于鋰離子電池的論文〔優(yōu)選范文6篇〕【】【】【】【】鋰離子電池是一種二次電池〔充電電池〕，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作，下面我們就為大家介紹一些關(guān)于鋰離子電池的論文范文，供應(yīng)大家閱讀。關(guān)于鋰離子電池的論文范文：關(guān)于動力鋰離子電池健康狀態(tài)和剩余使用壽命研究綜述宋珂徐宏杰作者同濟大學(xué)內(nèi)容摘要：隨著電動汽車的不斷發(fā)展，動力鋰離子電池市場得到不斷地壯大。因而，動力鋰離子電池的安全性也成為了一個越來越重要的課題。針對動力鋰離子電池的健康狀態(tài)和剩余使用壽命的研究進行了綜述，列舉了主要的電池荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和剩余使用壽命的定義方式，總結(jié)了鋰離子電池的衰減機理以及引起衰減的外部因素，并介紹了基于模型、基于數(shù)據(jù)、基于模型和數(shù)據(jù)融合的三種SOH和RUL預(yù)測方式方法，并結(jié)合不同的學(xué)者研究成果進行了比照，為后續(xù)的研究提供了幫助。本文關(guān)鍵詞語：動力鋰離子電池；健康狀態(tài)；剩余使用壽命；數(shù)據(jù)驅(qū)動；模型數(shù)據(jù)融合方式方法；作者簡介：宋珂〔1981-〕，男，四川閬中人，講師，博士，研究方向：燃料電池汽車技術(shù)。；Abstract:Withthecontinuousdevelopmentofelectricvehicles,themarketforpoweredlithium-ionbatterieshasbeengrowing.Therefore,thesafetyofpowerlithium-ionbatteryhasbecomeanincreasinglyimportantissue.Inthispaper,thestateofhealthandremainingusefullifeofthepowerlithium-ionbatteryarereviewed,themaindefinitionsofSOC,SOHandRULarelisted,theattenuationofthelithium-ionbatteryandtheexternalfactorscausingtheattenuationaresummarized,andthethreeSOHandRULpredictionmethodsbasedonmodel,data,modelanddatafusionareintroduced,andtheresearchresultsofdifferentscholarsarecomparedtohelpthefollow-upresearch.Keyword:powerlithium-ionbattery;stateofhealth;remainingusefullife;data-driven;modelanddatafusionmethod;0引言隨著日益嚴重的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，新能源汽車成為了一個越來越熱門的領(lǐng)域。在當(dāng)前的電動汽車上，鋰離子電池是一個主要應(yīng)用的儲能元件。鋰離子電池相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池而言，有能量密度大，工作電流密度高以及快速啟動性能好的優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用在動力電池領(lǐng)域。但是它的缺點也特別明顯，其電池容量衰減較快，壽命較短，尤其是在低溫條件下工作時。因而動力鋰離子電池的健康狀況〔StateofHealth,SOH〕監(jiān)測和剩余壽命〔RemainingUsefulLife,RUL〕預(yù)測成為了一個熱門研究課題。SOH監(jiān)測和RUL預(yù)測為動力鋰離子電池的健康狀態(tài)管理提供了有效的方式方法，便于工程師在適宜的時間對電池進行維護，減少經(jīng)濟損失和避免重大安全事故的發(fā)生。1動力鋰離子電池介紹動力鋰離子電池的荷電狀態(tài)〔StateofCharge,SOC〕是描繪敘述和研究電池狀態(tài)的重要參數(shù)之一，也是整個動力電池管理系統(tǒng)〔BatteryManagementSystem,BMS〕設(shè)計制定的根據(jù)。從電量、能量等不同的角度，SOC有多種不同的定義方式。通常來講，SOC反映的是電池的剩余容量狀況，其數(shù)值上定義為當(dāng)下電池剩余可使用容量與電池總?cè)萘康谋戎礫1]:SOC=QCCI=1?QCI〔1〕華而不實，QC為電池剩余可使用的容量,CI為電池以恒定電流I放電時所能到達的容量，Q為電池已放出的電池容量。不同研究學(xué)者對于SOH的定義也有差異。常見的SOH定義方式通常從電池的容量或者內(nèi)阻兩個不同角度出發(fā)進行定義。以電池容量的SOH定義方式還有絕對容量和相對容量之分。以絕對電池容量定義為例，SOH定義為當(dāng)下電池充滿電的總?cè)萘亢碗姵仡~定容量之比，即當(dāng)下動力電池從SOC為1以一定的放電倍率放電至截止電壓所放出的容量與電池的額定容量之比[2].SOH=CagedCrated〔2〕華而不實，Caged指的是當(dāng)下電池總?cè)萘浚珻rated指的是電池額定容量。而以相對電池容量定義的SOH指的是，電池當(dāng)下總?cè)萘肯鄬τ陔姵貕勖K點〔EndofLife,EOL〕[3]總?cè)萘坎钪岛碗姵仡~定容量相對于電池壽命終點總?cè)萘坎钪档谋戎礫4],即SOH=Caged?CEOLCrated?CEOL〔3〕華而不實，CEOL指的是電池壽命終點的總?cè)萘?。?nèi)阻是影響電池性能的一大關(guān)鍵因素，以內(nèi)阻定義的SOH指的是，電池當(dāng)下內(nèi)阻相對于電池壽命終點內(nèi)阻差值和電池額定內(nèi)阻相對于電池壽命終點內(nèi)阻差值的比值[4],即SOH=REOL?RagedREOL?Rrated〔4〕對于動力鋰離子電池的健康狀態(tài)和剩余使用壽命研究而言，電池壽命終止的定義也是影響研究關(guān)鍵的因素。由SOH的定義不難看出，EOL的定義方式也隨著SOH定義方式變化而變化。通常情況下，以容量的方式來定義EOL,即電池容量下降為標稱電池容量的80%時，以為電池壽命終了。即以絕對容量定義的SOH能夠以為，SOH到達0.8時，即到達壽命終點[5].以相對容量定義的SOH以為，SOH等于0時，到達壽命終點[6].動力鋰離子電池的剩余使用壽命RUL指的是電池從當(dāng)下時刻到電池EOL的剩余使用時間或循環(huán)次。RUL的研究需要結(jié)合電池的使用場景，是電池的健康狀態(tài)SOH更為直觀的反映。2動力鋰離子電池2.1動力鋰離子電池工作原理鋰離子電池單體通常由正極、隔膜、負極、電解液和外殼組成。其正極一般是錳酸鋰，鈷酸鋰或鎳鈷錳酸鋰，負極是石墨或近似石墨構(gòu)造的碳材料。鋰離子電池是一種鋰離子濃差電池，充放電時鋰離子在正負電極之間漂移以傳遞電能。鋰離子電池的詳細工作原理如下：正極反響：放電時Li+嵌入，充電時Li+拖嵌。負極反響：放電時Li+拖嵌，充電時Li+嵌入。圖1鋰離子電池工作原理在日常的使用中，鋰離子電池通常是以電池組的形式進行工作的，即通過串并聯(lián)的形式將很多電池單體組合成一個知足工作需求的電池組。電池成組之后，單體之間存在的不一致性是影響電池健康狀態(tài)和剩余使用壽命的一大關(guān)鍵因素。電池組的壽命通常取決于性能最差的單體電池，即便其他所有單體性能良好，電池組也將無法使用。徐愛琴等人通過基于城郊工況的臺架循環(huán)試驗，總結(jié)了磷酸鐵鋰電池單體與電池組容量衰減遵循的衰減規(guī)律，得到了電池組的衰減速率為電池單體的2.7倍的結(jié)論[7].圖2鋰離子電池單體和電池組在大部分研究以及討論中，電池健康狀況和剩余使用壽命指的是鋰離子電池組，而不是電池單體。2.2動力鋰離子電池衰減機理動力鋰離子電池在充放電的經(jīng)過中，其內(nèi)部存在著一系列電化學(xué)反響以及物理變化。除了鋰離子在正負極之間正常循環(huán)拖嵌、嵌入外，在工作經(jīng)過中還會產(chǎn)生很多其他的副反響，影響電池的健康狀態(tài)和剩余使用壽命。從內(nèi)部組成來講，鋰離子電池的衰減經(jīng)過主要與SEI〔SolidElectrolyteInterface〕膜的增長、正極材料的溶解、電極材料相變化、活性物質(zhì)的損耗、電解質(zhì)的分解、分離件的老化等有關(guān)。這些電池內(nèi)部的變化通常會導(dǎo)致鋰離子電池的容量衰減和內(nèi)阻增加，影響動力電池的性能。戴海峰等人總結(jié)了鋰離子電池的衰減機理，如此圖3所示圖3鋰離子動力電池老化經(jīng)過機理[3]2.3動力鋰離子電池衰減的影響因素動力鋰離子電池的工作經(jīng)過中，各種外部因素都會導(dǎo)致電池內(nèi)部不同程度的衰減。這些引起電池健康狀態(tài)和剩余使用壽命發(fā)生變化的因素主要包括，充放電截止電壓、放電倍率、放電深度〔DepthofDischarge,DOD〕、電池荷電狀態(tài)SOC、溫度、電流波動頻率、機械毀壞等。以電池充放電經(jīng)過為例，在電池在充放電經(jīng)過中，假如充放電電壓到達充放電的終止電壓時仍然繼續(xù)充放電，就會發(fā)生過充或過放。當(dāng)鋰離子電池過充時，即充電截止電壓較高時，會產(chǎn)生諸如正極鋰金屬氧化物發(fā)生溶解、隔膜氧化、電解質(zhì)性能衰減等問題，引起電池健康狀態(tài)下降和剩余使用壽命降低。從過充對電池內(nèi)部的影響來看，過充時電池內(nèi)部發(fā)生太多電化學(xué)反響，導(dǎo)致Li+在電極的外表沉積，阻止了電池中的活性物質(zhì)運動，降低電池內(nèi)部反響速率，進而引起電池衰減。除此之外，正極鋰金屬氧化物溶解使一些金屬單質(zhì)聚集在負極，阻塞了隔膜，使得電池內(nèi)阻變大。在這些情形下引起的電池容量衰減是不可逆的。鋰離子電池過放也會導(dǎo)致電池的衰減，電池單體過放電程度越大，電池單體容量衰減速率越快。另外，過放還容易造成電池單體內(nèi)部短路。從內(nèi)部來看，在鋰離子電池發(fā)生過放后，Cu2+容易構(gòu)成在負極外表沉積的單質(zhì)銅，Li+的嵌入和拖嵌運動會被沉積的物質(zhì)所阻礙，最終導(dǎo)致鋰離子電池容量的衰減。在鋰離子電池的使用經(jīng)過中，充放電倍率是最主要的電池工作參數(shù)。對于一樣容量的電池，充放電電流與充放電倍率成正比。充放電倍率影響著鋰離子電池的衰減速度。對于充電來講，越低的電池充電倍率能使電池可充入的容量越高，越低的放電倍率能使電池可放出的容量越高，即越接近全容量放電。另外，電池極化現(xiàn)象隨著電流增大會愈加明顯，因而過大的充放電倍率容易導(dǎo)致鋰離子電池偏離平衡狀態(tài)。電池偏離平衡狀態(tài)表如今對電池內(nèi)阻以及電壓的影響，時間一長電池極板衰減愈加迅速，降低了電池健康狀態(tài)和剩余可使用壽命。曹建華等人[8]針對車用錳酸鋰電池的測試結(jié)果表示清楚，在一樣的電壓變化范圍內(nèi)，大電流強度充放電引起的電池容量衰減要遠大于小電流強度充放電引起的電池容量衰減。電池強化試驗表示清楚，電流強度是影響蓄電池壽命的主要因素。除此之外，鋰離子電池放電倍率高對應(yīng)的工作溫度高，容易產(chǎn)生副反響，使正負極材料的晶體產(chǎn)生疲憊甚至衰竭，所以高放電倍率與低放電倍率相比會產(chǎn)生更大的容量損失，而長時間的高倍率放電會顯著減短蓄電池的壽命。動力鋰離子電池在非工作狀態(tài)下，也存在自放電現(xiàn)象造成電池的衰減。自放電現(xiàn)象是指電池在不與外電路連接，開路擱置的條件下，電池由于內(nèi)部自發(fā)反響引起電池容量損的現(xiàn)象。理論上，蓄電池電極在開路時也處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，化學(xué)或者物理反響會在電池內(nèi)部自發(fā)進行，導(dǎo)致蓄電池性能的衰減。鋰離子電池自放電導(dǎo)致不可逆損失的原因主要是鋰離子的損失以及電極微孔被電解質(zhì)氧化物堵塞等。3健康狀態(tài)與剩余使用壽命預(yù)測方式方法近些年來，科學(xué)家們做了很多相關(guān)的研究。動力鋰離子電池SOH和RUL預(yù)測方式方法主要能分為三個種類。一是以傳統(tǒng)的模型為基礎(chǔ)的方式方法，二是數(shù)據(jù)驅(qū)動型的方式方法，三是模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動融合的方式方法。3.1模型驅(qū)動方式方法模型驅(qū)動型的方式方法是通過研究電池的衰退機理，建立相應(yīng)的物理模型，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)得出的經(jīng)歷體驗公式。FangfangYang[9]以鋰離子電池的庫倫效率這一參數(shù)為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出其容量變化的一個經(jīng)歷體驗性公式。Kaveh等人[10]開發(fā)一種基于加強單粒子模型〔eSPM〕參數(shù)估計的剩余有用壽命〔RUL〕預(yù)測算法。該算法利用估計的eSPM參數(shù)得到的復(fù)合SOH度量來設(shè)計基于粒子濾波〔PF〕的RUL預(yù)測器，利用SOH度量的演化來預(yù)測RUL.DuXiaowei[11]采用基于模型的方式方法建立數(shù)學(xué)和物理模型來描繪敘述電池的降解經(jīng)過，并通過測量數(shù)據(jù)更新模型參數(shù)。用健康指標、可用容量和內(nèi)部續(xù)航能力來反映鋰離子電池的剩余使用壽命。模型驅(qū)動的方式方法所需的數(shù)據(jù)少，但是對參數(shù)的準確度要求高，HengZhang[12]提出了一種改良的基于線性優(yōu)化組合重采樣〔U-LOCR-PF〕的無氣味粒子濾波〔UPF〕算法，以提高預(yù)測精度。3.2數(shù)據(jù)驅(qū)動方式方法從上述的以下為參考文獻中會發(fā)現(xiàn)，利用傳統(tǒng)的模型為基礎(chǔ)的方式方法通常要求科研人員具有特別充分的相關(guān)領(lǐng)域的知識，而鋰離子電池的衰減機理是一個特別復(fù)雜的經(jīng)過，因而根據(jù)相關(guān)知識建立一個準確的表示出式特別困難，而數(shù)據(jù)驅(qū)動型的方式方法就解決了這個問題。數(shù)據(jù)驅(qū)動型的方式方法與傳統(tǒng)的模型驅(qū)動方式方法最大的不同在于，數(shù)據(jù)驅(qū)動型的方式方法不要求研究人員有特別專業(yè)的相關(guān)知識，只要能獲取大量的實驗數(shù)據(jù)，就能夠訓(xùn)練出一個特別準確的預(yù)測模型。數(shù)據(jù)驅(qū)動方式方法旨在通過基于可用數(shù)據(jù)自適應(yīng)建立的一些近似模型來映射上述機理模型的輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)驅(qū)動型的方式方法有很多，其主要的步驟都基本一樣，獲取數(shù)據(jù)、訓(xùn)練模型、調(diào)整參數(shù)、預(yù)測這四個經(jīng)過。由于鋰離子電池的衰減特性具有高度非線性性的特點，普通的數(shù)據(jù)擬合方式方法缺乏以挖掘出數(shù)據(jù)深層次的特征?？茖W(xué)家做了很多這方面的研究，并且對著傳感器檢測精度的提高，以及運算器計算能力的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動型的方式方法在近些年來逐步嶄露頭角。十分是隨著大數(shù)據(jù)和人工智能相關(guān)理論的發(fā)展，越來越多的科研人員開場嘗試利用人工智能的方式方法來進行鋰離子電池的RUL預(yù)測。XunfeiZhou等人[13]利用ANNs神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和SVMs向量機與熱成像技術(shù)結(jié)合，建立鋰離子電池循環(huán)壽命預(yù)測模型。在機器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)愈加擅于于捕捉數(shù)據(jù)構(gòu)造內(nèi)更深層次的特點，因而被廣泛使用在數(shù)據(jù)預(yù)測的領(lǐng)域。F.Cadinia等人[14]在濾波算法的基礎(chǔ)上進行了擴展，他們將粒子濾波器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，建立了一種RUL的預(yù)測模型。PhattarKhumprom等人[15]利用DNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了RUL和SoH的預(yù)測模型，通常還將預(yù)測結(jié)果與一些傳統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)方式方法，比方線性回歸、支持向量機SVM和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN進行了比擬。Cheng-GengHuang等人[16]利用一個雙向的LSTM網(wǎng)絡(luò)建立模型，并且得到了比普通LSTM愈加精到準確的預(yù)測結(jié)果。盡管深度學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)驅(qū)動型的方式方法特別合適鋰離子電池的RUL和SoH預(yù)測，但是其在實際的應(yīng)用中仍有缺陷，比方可靠度不高以及要求計算能力較大等。JoonkiHong[17]采用了端到端深度學(xué)習(xí)的框架，通過考慮原始數(shù)據(jù)中的時間形式和穿插數(shù)據(jù)相關(guān)性，尋找更高層次的周期間老化的分辨率，以便進行更快更準確的預(yù)測。其提出的框架顯著提高了剩余的有用壽命預(yù)測的速度〔快了25倍〕，并且只要了10.6%的平均絕對錯誤率。固然利用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式方法實現(xiàn)電池健康狀態(tài)估計和壽命預(yù)測的精度高，但是數(shù)據(jù)驅(qū)動方式方法需要大量的實驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量太小會嚴重影響估計和預(yù)測的精度。3.3模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動融合方式方法模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動融合型的方式方法范疇特別廣泛，其基本的形式是物理模型和機器學(xué)習(xí)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有機結(jié)合，發(fā)揮物理模型的準確性、嚴謹性的同時，利用機器學(xué)習(xí)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式方法進行模型的簡化。融合方式方法克制了單一基于模型預(yù)測和單一基于數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測的局限性，能夠提高預(yù)測的準確性。LinChen[18]提出了一種將線性優(yōu)化重幅粒子濾波器〔LORPF〕與滑動窗口灰色模型〔SGM〕相結(jié)合的改良規(guī)則預(yù)測方式方法，所提出的sgm-lorpf框架僅使用少量的歷史數(shù)據(jù)，能夠獲得準確的結(jié)果。YuchenSONG[19]提出了一個基于RVM和KF的融合算法。當(dāng)RVM輸出一個新的估計器時，采用卡爾曼濾波器對該估計器進行物理退化模型的優(yōu)化。然后將優(yōu)化后的估計量作為在線樣本參加到訓(xùn)練集中，重新訓(xùn)練RVM模型，動態(tài)調(diào)整系數(shù)矩陣和相關(guān)向量，進行下一次迭代預(yù)測。YongZhiZhang[20]提出了一種基于誤差修正思想的混合預(yù)測鋰離子電池剩余使用壽命的新方式方法，該方式方法融合了無跡卡爾曼濾波算法、完全集成經(jīng)歷體驗形式分解算法和相關(guān)向量機算法。4結(jié)語針對動力鋰離子電池健康狀態(tài)和剩余使用壽命的相關(guān)研究進行了總結(jié)，比照了幾種健康狀態(tài)定義方式，總結(jié)鋰離子電池衰減機理和引起衰減機理，對三大類不同的預(yù)測方式方法，列舉了相關(guān)學(xué)者在這些方式方法基礎(chǔ)上的研究，得到了關(guān)于動力鋰離子電池健康狀態(tài)和剩余使用壽命的研究現(xiàn)在狀況。以下為參考文獻[1]麻友良，陳全世，齊寧電動汽車用電池SOC定義與檢測方式方法[J]清華大學(xué)學(xué)報〔自然科學(xué)版〕，2001〔11〕：95-97+105.[2]WidodoA,ShimMC,CaesarendraW,etalItelligentprognosticsforbatteryhealthmonitoringbasedonsampleentropy[J]ExpertSystemswithApplicationsAnInternationalJournal,2018,38〔9〕：11763-11769.[3]戴海峰，周艷新，顧偉軍，等電動汽車用動力鋰離子電池壽命問題研究綜述[J].電源技術(shù)，2020,38〔10〕：1952-1954+1982.[4]李悅考慮電池衰減特性的插電式混合動力汽車能量管理策略研究[D].太原：中北大學(xué)，2021.[5]李擴地，呂浩華，袁軍，等。動力鋰電池的壽命研究綜述[J]電源技術(shù)，2021〔6〕：1312-1314.[6]劉月峰，張公，張晨榮，等鋰離子電池RUL預(yù)測方式方法綜述[J].計算機工程，2020,46〔04〕：11-18.[7]徐愛琴，趙久志，李偉，等。一種基于工況循環(huán)的磷酸鐵鋰電池壽命及功率分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2021,55〔7〕：92-96.[8]曹建華，高大威，宣智淵，等。車用錳酸鋰電池使用壽命的試驗研究[J].汽車工程，2020,34〔08〕：739-744.[9]YangF,SongX,DongG,etal.Acoulombicfficiency-basedmodelforprognosticsandhealthestimationoflithium-ionbatteries[J]Energy,2022〔171〕：1173-1182.[10]SadabadiKK,JinX,RizzoniG.Predictionofremainingusefullifeforacompositeelectrodelithiumionbatterycellusinganelectrochemicalmodeltoestimatethestateofhealth[J]JournalofPowerSources,2020〔481〕：1-10.22861.[11]XiaoweiD,GuoningX,ZhaojieL,etal.RemainingusefullifepredictionofLithium-ionbatteriesofstratosphericairshipbymodel-basedmethod[J].MicroelectronicsReliability,2022〔100-101〕：113400.[12]ZhangH,MiaoQ,ZhangX,etalAnimprovedu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子電池以其能量密度高、環(huán)境友好等優(yōu)勢在電力系統(tǒng)儲能方面有較強的競爭力[11].相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表示清楚，近年來國內(nèi)已運行的電化學(xué)儲能裝置中，鋰離子電池占比到達80%以上，且該數(shù)據(jù)呈逐年增長的趨勢。3鋰離子電池儲能技術(shù)在電力能源中的應(yīng)用場景和形式當(dāng)前，鋰離子電池儲能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。應(yīng)用場景包括發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)；應(yīng)用形式主要有各種類型的儲能電站、備用/應(yīng)急電源車及多種儲能裝置。在發(fā)電側(cè)，鋰離子電池儲能技術(shù)的應(yīng)用主要有風(fēng)/光儲能電站、AGC調(diào)頻電站等；在用戶側(cè)，主要有光儲充一體化電站、應(yīng)急電源等；在電網(wǎng)側(cè)，主要有變電站、調(diào)峰/調(diào)頻電站等。不同的應(yīng)用形式對鋰離子電池性能的要求不同，中國科學(xué)院電工研究所陳永翀[12]指出：鋰離子儲能電池應(yīng)用于調(diào)峰、光伏儲能時，一般采用能夠較長時間充放電的容量型電池；用于調(diào)頻或平滑新能源波動時，一般采用能夠快速充放電的功率型電池；在既需要調(diào)頻又需要調(diào)峰時，則采用能量型電池。3.1在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用鋰離子電池儲能技術(shù)在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用包括大規(guī)模新能源并網(wǎng)、電力輔助服務(wù)[13],主要功能是促進新能源的消納、加強電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力。當(dāng)前，電化學(xué)儲能技術(shù)已在風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)中大量應(yīng)用，規(guī)?；匿囯x子電池儲能技術(shù)與風(fēng)光發(fā)電結(jié)合能夠較好地解決新能源并網(wǎng)問題，解決棄光難題。例如，位于青海省的青海格爾木直流側(cè)光伏電站儲能項目[14]就是鋰離子電池儲能技術(shù)應(yīng)用于光伏電站的案例。該光伏電站規(guī)模為180MW,儲能系統(tǒng)規(guī)模為1.5MW/3.5MWh,項目采用了分布式直流側(cè)光伏儲能技術(shù)，有效解決了儲能系統(tǒng)與光伏電站間的接入匹配問題。3.2在用戶側(cè)的應(yīng)用鋰離子電池儲能技術(shù)在用戶側(cè)的應(yīng)用場景非常廣泛，包括光、儲、充一體化的充電站、工業(yè)園區(qū)、數(shù)據(jù)中心、通信基站、地鐵和有軌電車、港口岸、島嶼、醫(yī)院、商場、樓宇、銀行、酒店以及大型臨時活動場所的用電保障和應(yīng)急供電等[15].另外，也包括一些商業(yè)儲能項目，如電解、電鍍公司和冶煉廠等用電大戶利用儲能電站在低谷期充電、在用電高峰時放電，以降低企業(yè)用電成本。近年來，隨著電力能源需求響應(yīng)的發(fā)展和完善，用戶側(cè)電池儲能項目快速增長；5G通信基站的逐步普及，對鋰離子電池儲能技術(shù)的需求迅速增加；而各地對用戶側(cè)儲能項目建設(shè)的支持也促進了其快速發(fā)展。3.3在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用鋰離子電池儲能技術(shù)在電網(wǎng)側(cè)的主要應(yīng)用包括電網(wǎng)輔助服務(wù)、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、分布式及微電網(wǎng)。主要功能是保障電網(wǎng)安全和經(jīng)濟穩(wěn)定，提供調(diào)頻[16]、調(diào)峰、備用、黑啟動等服務(wù)，提高輸配電設(shè)備利用率；減緩現(xiàn)有輸配電網(wǎng)的升級改造，解決偏僻地區(qū)供電問題等；提高供電可靠性和靈敏性[17].隨著鋰離子電池集成度和電池?zé)峁芾硭降奶岣?，大?guī)模鋰離子電池儲能項目不斷出現(xiàn)。如，2020年1月，福建晉江電網(wǎng)儲能項目〔30MW/108MWh〕啟動并網(wǎng)，配套的大規(guī)模電池儲能電站統(tǒng)一調(diào)度與控制系統(tǒng)可為附近3個220kV重負荷的變電站提供調(diào)峰調(diào)頻服務(wù)。對近3年鋰離子電池儲能技術(shù)在電力能源的發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的一些典型應(yīng)用案例進行匯總和分析，結(jié)果如表2所示。表2近3年鋰離子電池儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用案例從表2能夠看出，當(dāng)前鋰離子電池儲能技術(shù)在電力能源系統(tǒng)的發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)均有應(yīng)用，裝機規(guī)模從幾兆瓦到幾百兆瓦。根據(jù)資料顯示，2022年我們國家鋰離子電池儲能技術(shù)的總裝機規(guī)模超過1300MW.4鋰離子電池儲能技術(shù)的發(fā)展趨勢鋰離子電池儲能技術(shù)的發(fā)展趨勢主要有兩個方面：一是進一步降低成本；二是提高可靠性。儲能技術(shù)的應(yīng)用潛力在很大程度上決定于其成本。當(dāng)前，鋰離子電池的成本約為0.9元/Wh〔儲能系統(tǒng)成本為1.2元/Wh〕，在國內(nèi)大部分峰谷電價差不到0.7元/kWh的地區(qū)，不具備明顯的經(jīng)濟性。因而，進一步降低電池成本是鋰離子電池儲能技術(shù)的重要發(fā)展方向。廣大的科研工作者正在開發(fā)價格更低、能量密度更高層次的鋰離子電池材料體系，將來的鋰離子電池可能會使用更高層次能量密度的正極材料取代當(dāng)前常用的磷酸鐵鋰和三元正極材料[18].再結(jié)合規(guī)?；纳a(chǎn)技術(shù)，鋰離子儲能電池的單位成本有望進一步降低。可靠性〔尤其是安全性〕是鋰離子電池儲能技術(shù)另一個受人關(guān)注的性能。近年來，電化學(xué)儲能電站安全事故頻發(fā)，華而不實大部分是由鋰離子電池的起火爆炸所導(dǎo)致。對于傳統(tǒng)鋰離子電池來講，電解質(zhì)中易分解、燃燒的有機溶劑[19]和聚合物隔膜材料是影響安全性的重要因素。當(dāng)前對于鋰離子電池安全性的解決方案主要有材料體系改性、電池組熱管理和能量管理系統(tǒng)優(yōu)化等。用固態(tài)電解質(zhì)取代鋰離子電池體系中的電解液和隔膜以提高其安全性，被以為是從根本上消除鋰離子電池安全隱患的重要方向。具有實用化前景的固態(tài)電解質(zhì)材料主要包括聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和鋰鑭鋯氧等[20].5結(jié)束語隨著