锂离子电池低温性能改善及在光伏储能系统中应用

【摘要】：太阳能光伏储能系统的发展,其系统的储能技术引起广泛关注。其中化学储能技术中,锂离子电池功率和能量密度高,对于太阳能光伏储能系统来说是非常重要的。而锂离子电池经常受限于温度影响,低温下锂离子电池电化学性能下降,降低了系统能量转化效率。因此研究锂离子电池低温电化学性能是对于光伏储能系统具有极其重大意义。本文针对锂离子电池低温电化学性能以及光伏储能系统进行了研究,可分为两部分： 1.研究不同溶剂配比电解液1.0 M LiPF6-EC/PC/EMC在-40℃-25℃的电化学性能,分析得出电解液电导率很大程度上依赖电解液的成分和有机溶剂的比例。PC和EMC可以作为一种有效降低电解液凝固点共溶剂,有效拓宽了锂离子电池温度范围。电解液1.0 M LiPF6/EC-PC-EMC在常温和低温下都有较高电导率、良好的循环性能、倍率性能和较高容量保持率等,但其性能最好成分是PC体积百分比为11%的电解液,并且电解液中PC体积百分比不要超过33%。阻抗分析表明电解液1.0 M LiPF6/EC-PC-EMC (1:0.5:3)在低温下有较高电导率,在电极上SEI膜电阻小,成膜性能好。 2.设计并组装太阳能光伏储能系统,对磷酸铁锂锂离子蓄电池进行充放电测试。在杭州市区冬季和6月份的梅雨季节不适应使用太阳能光伏储能系统,对电池使用寿命不利。并且190 W的太阳能光伏储能系统,在一天充电时间为5-7个小时后,能够产生100-300 W能量,一个月产生1000-4000 W能量。该系统延长了太阳能光伏储能系统的蓄电池维护更换周期及使用寿命,提高了整体可靠性,优化了充放电方式。 【关键词】：太阳能光伏储能系统 锂离子电池 磷酸铁锂 低温 电解液
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-39
• 1.1 引言11-12
• 1.2 光伏系统储能技术的方式及意义12
• 1.3 光伏储能系统简介12-14
• 1.3.1 光伏储能系统的发展与应用12-13
• 1.3.2 光伏储能系统的工作原理13-14
• 1.3.3 光伏储能系统作用特点14
• 1.4 光伏储能系统的分类和结构14-19
• 1.4.1 光伏储能系统分类14-15
• 1.4.2 光伏储能系统基本结构15-19
• 1.5 锂离子蓄电池简介19-21
• 1.5.1 锂离子蓄电池发展概况19
• 1.5.2 锂离子电池工作原理19-20
• 1.5.3 锂离子电池特点20-21
• 1.6 锂离子电池基本结构21-27
• 1.6.1 锂离子电池基本结构21
• 1.6.2 负极材料21-23
• 1.6.3 正极材料23
• 1.6.4 电解液23-27
• 1.7 电解液对锂离子电池影响因素分析27-31
• 1.7.1 电导率27-29
• 1.7.2 电化学窗口29-30
• 1.7.3 电解液与电极反应30-31
• 1.8 锂离子电池电极/电解液相容性31-34
• 1.8.1 碳负极/电解液相容性31-32
• 1.8.2 正极/电解液相容性32-34
• 1.9 电解液低温性能的研究34-37
• 1.9.1 低温性能影响因素34-35
• 1.9.2 溶剂配方改善低温性能35-37
• 1.9.3 锂盐种类改善低温性能37
• 1.10 选题依据和主要研究内容37-39
• 第二章 实验仪器与测试方法39-43
• 2.1 实验仪器与设备39-40
• 2.1.1 太阳能光伏储能系统设备39
• 2.1.2 制备电解液所需仪器设备39-40
• 2.2 实验物品和试剂40
• 2.3 电化学性能测试40-43
• 2.3.1 太阳能光伏储能系统充放电性能测试40-41
• 2.3.2 电解液及其锂电池电化学性能测试41-43
• 第三章 锂离子电解液LiPF_6-EC/PC/EMC的低温性能研究43-61
• 3.1 引言43
• 3.2 电解液制备43-44
• 3.3 正极制备和电池装配44-45
• 3.3.1 正极制备44
• 3.3.2 电池装配44-45
• 3.4 低温电解液电导率分析45-46
• 3.5 锂离子电池低温电化学性能分析46-58
• 3.5.1 锂离子电池低温容量保持率分析47
• 3.5.2 锂离子电池低温倍率容量分析47-49
• 3.5.3 锂离子电池低温充放电性能分析49-53
• 3.5.4 锂离子电池低温循环性能分析53-54
• 3.5.5 电极低温交流阻抗(EIS)分析54-58
• 3.6 本章小结58-61
• 第四章 锂离子电池在光伏储能系统中应用研究61-71
• 4.1 引言61
• 4.2 光伏储能系统设计61-65
• 4.2.1 技术要求61
• 4.2.2 光伏储能系统参数61-62
• 4.2.3 光伏储能系统组装62-63
• 4.2.4 光伏储能系统工作原理63-65
• 4.3 光伏储能系统一年采集能量分析65-66
• 4.4 光伏储能系统锂离子蓄电池电化学分析66-69
• 4.5 本章小结69-71
• 第五章 结论71-73
• 参考文献73-81
• 致谢81-83
• 个人简历83-85
• 攻读研究生期间发表的论文与专利85

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