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储能电池模组风冷和液冷换热特性对比
叶兴联;钟志韬;张楚城;苏寅彪;韩志刚;【目的】锂离子储能电池在工作过程中会产生大量热量，温度过高会导致热失控，影响电池安全，而热管理系统是影响锂离子储能电池稳定性和效率的关键因素。【方法】本文基于数值模拟方法，从定量上对比讨论了并联式风冷和液冷电池模组的换热性能、流阻性能、流动换热综合性能及环境温度的影响等换热特性。【结果】研究表明：当考虑电池模组最高温度、最大温差时，风冷和液冷方式的选择会存在一个冷却介质进出口温差的分界点；液冷方式的整体温度均匀性优于风冷，各电芯间的温差仅为0.5℃，风冷方式则为6.1℃；液冷方式的换热性能优于风冷，而液冷方式的流阻性能劣于风冷。总体上，液冷方式的流动换热综合性能优于风冷，且性能优势随着冷却介质流量的增大而逐渐增强；在0~30℃环境温度变动下，液冷方式比风冷具有更强的环境温度变化适应能力，其换热性能受环境温度影响较小，最高温度涨幅仅为1.1℃。【结论】本文所述研究方法及结果可为相关研究提供参考，有利于储能冷却方式的进一步优化。
循环流化床锅炉炉内脱硫技术研究进展
韩铠泽;刘方;张光学;【目的】循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉可通过往炉内投放钙基脱硫剂，实现燃烧中脱硫，炉膛出口处SO_2原始排放浓度较低。然而，面对日趋严格的火电厂大气污染物排放标准，如何优化炉内脱硫工艺、巩固CFB锅炉低成本污染物排放控制优势，是工程上十分关心的问题，需要对CFB锅炉的SO_2生成和炉内脱硫特性开展更加深入的研究。【方法】本文通过梳理近年CFB锅炉炉内脱硫的相关研究，总结各设计或运行参数对炉内脱硫效率的影响规律，提出针对性的炉内脱硫控制措施。【结果】研究表明，在给定脱硫剂和锅炉负荷下，提高分离器效率、改善物料循环系统性能，采用与高效分离器相匹配的超细石灰石，合理设计及调控炉膛温度（800~850℃）和氧量，确定合适的石灰石给入位置，适当增大钙硫比但不高于3.3，可以有效提高炉内脱硫效率，甚至在特定工况下不依靠尾部烟气脱硫系统便可直接满足SO_2超低排放标准。然而，炉内脱硫通常会导致NO_x排放升高，当钙硫比超过2时，锅炉热损失增加使锅炉效率有所降低，另外飞灰中CaO及脱硫产物增加对尾部除尘性能也有一定的影响。【结论】CFB锅炉炉内需要在优化脱硫性能的同时，注重从锅炉整体运行经济性等方面进行综合考虑。
锂离子电池正极材料Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O_2的可控合成与Ca掺杂改性
安鹏燕;王舒冉;董默涵;傅世郑;张一龙;王家顺;张德柳;刘朝孟;【目的】锂离子电池因其在循环寿命、能量密度及成本方面的优势，受到了广泛关注。正极材料是实现锂离子电池高能量存储的关键。其中，高镍三元材料因其成本低和容量高等优点成为正极材料的首选，但由于镍元素的存在，发生锂镍混排，电池循环稳定性极差。因此，对三元Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O_2(NCM811)材料的制备和钙掺杂改性进行研究。【方法】采用共沉淀法制备三元材料NCM811的前驱体，通过分析不同静置时间对颗粒形貌、结构以及电化学性能的影响，得到最佳合成条件，并以Ca(OH)_2作为钙源对NCM811三元材料进行掺杂改性。【结果】研究表明，静置10 h的倍率下表现出更好的性能，但静置时间为1 h的首次放电比容量较高；静置1 h和10 h在100次循环后的放电比容量和容量保持率十分接近；钙掺杂为3%时反而会出现相反的影响，导致阳离子混排加剧，循环和倍率性能变差，最终得出2%为钙掺杂的最佳掺杂量；最优掺杂量2%的NCM材料在0.1 C的首圈放电比容量为178.25 mA·h/g，库伦效率为81.55%,1 C倍率循环100圈后放电比容量为154.64 mA·h/g和容量保持率为86.37%；材料合成时静置时间10 h具有更好的倍率性能；【结论】适量的钙掺杂可以降低阳离子混排程度，大幅提高了三元材料的放电比容量和容量保持率，改善三元材料的循环和倍率性能。
基于液态金属冷却的电池液冷方案设计及参数多目标优化
杨利伟;马凯伦;周小明;【目的】针对锂电池高倍率放电产热问题，设计一种基于液态金属冷却的高效液冷方案，并通过多目标优化提升散热性能与系统稳定性。【方法】采用镓基液态金属作为冷却剂，设计单入口双出口液冷回路；利用Fluent软件进行数值模拟，分析冷却剂流速、管道高度、分支递增宽度及倾角对散热性能的影响；结合正交实验法筛选关键参数，并基于NSGA-II多目标遗传算法优化参数组合。【结果】优化后最优参数组合为冷却剂流速0.42 m/s、分支递增宽度0.13 mm、倾角87.38°、管道高度5.76 mm，系统最大温度312.66 K，温差11.66 K，压降0.712 kPa。与初始方案相比，最大温度降低0.53%，温差降低8.04%，压降略有增加。【结论】液态金属冷却显著提升散热效率，流速与管道高度对温度控制影响最大；NSGA-II算法可实现散热性能与压降的均衡优化，为高倍率电池热管理提供有效解决方案。
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期刊简介
刊名：《电力科技与环保》
刊期：双月刊
国内刊号（CN）：32-1808/X
国际刊号（ISSN）：
ISSN 1674-8069
主管单位：
国家能源投资集团有限责任公司
主办单位：
国家能源集团科学技术研究院有限公司
学术支撑：
低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室
主要栏目：
热能工程 清洁发电 新能源发电 融合发电
联系电话：
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编务：王雅昀
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