本書針對鋰離子電池系統在儲能領域的應用場景，系統論述了儲能用鋰離子電池系統各項指標特性、應用邊界條件、電池性能衰退表現與機制、電池單體到模組的控制技術、壽命評估與狀態預警技術、創新消防處置技術等，以及儲能用鋰離子電池系統的成組管理和檢測評價等關鍵技術。本書研討了以上技術的理論原理、應用現狀和研究進展，并對我國鋰離子電池規模儲能的發展進行了展望。
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目錄
序
前言
第1章 鋰離子電池系統的發展現狀 1
1.1 鋰離子電池概念 1
1.2 鋰離子電池發展簡史 2
1.3 鋰離子電池體系 3
1.3.1 正極體系 3
1.3.2 負極體系 10
1.3.3 電解質體系 13
1.4 鋰離子電池的分類和技術特點 15
1.5 鋰離子電池系統簡介 17
1.5.1 鋰離子電池系統的組成 17
1.5.2 鋰離子電池系統的發展歷程 18
參考文獻 19
第2章 儲能用鋰離子電池系統的應用現狀 21
2.1 鋰離子電池儲能市場 21
2.2 儲能用鋰離子電池技術 24
2.2.1 單體鋰離子電池技術 24
2.2.2 鋰離子電池模組 25
2.2.3 鋰離子電池儲能系統 29
2.3 儲能系統安全事故情況 38
參考文獻 40
第3章 儲能用鋰離子電池系統的指標體系與邊界條件 42
3.1 固定設施可再生能源供電系統指標體系 42
3.1.1 電氣性能 43
3.1.2 安全性能 45
3.1.3 循環性能 46
3.1.4 環境適應性 51
3.1.5 使用可靠性 52
3.1.6 考慮可再生能源消納的指標體系 53
3.2 移動式供電系統應用場景分析及其指標體系 54
3.3 偏遠地區場景可再生能源供電指標體系 58
3.3.1 典型偏遠地區自然環境分析 58
3.3.2 可再生能源供電系統應用場景分析 60
3.4 高功率裝備應用場景及其指標體系 61
3.4.1 高功率鋰離子電池及其電源系統現狀 61
3.4.2 儲能分系統的需求分析 62
3.5 大規模儲能的極端邊界條件 64
3.5.1 我國典型地區極端天氣條件調研 64
3.5.2 世界典型地區極端天氣條件調研 65
3.6 極端條件對電池影響的模擬仿真研究及其邊界條件確定 67
3.6.1 基本模型理論 68
3.6.2 建模流程 72
3.6.3 常規/極端環境下界面副反應特性及仿真模型 74
參考文獻 77
第4章 鋰離子電池性能衰減機制與抑制策略 78
4.1 正極性能衰變 79
4.1.1 磷酸鐵鋰正極性能衰變 79
4.1.2 其他正極性能衰變 91
4.2 負極性能衰變 95
4.2.1 石墨負極性能衰變 96
4.2.2 鈦酸鋰負極性能衰變 99
4.3 非活性物質性能衰變 100
4.3.1 隔膜性能衰變 100
4.3.2 集流體性能衰變 101
4.4 表征電池材料衰減的先進研究手段 102
4.5 全電池性能衰減 104
4.5.1 電解液對衰變特性影響 105
4.5.2 電極設計對衰變特性的影響 106
4.5.3 電池結構設計對性能衰減的影響 107
4.6 電池工作條件對衰變的影響 109
4.6.1 溫度的影響 109
4.6.2 SOC的影響 111
4.6.3 電流的影響 112
4.7 電池系統的老化機理 113
4.8 本章小結 115
第5章 鋰離子電池的熱特性與安全性 116
5.1 鋰離子電池的安全特性 116
5.1.1 電池的燃燒三角與熱失控演變 118
5.1.2 機械濫用及其熱失控演變 119
5.1.3 電濫用及其熱失控演變 126
5.1.4 熱濫用與熱失控演變 127
5.2 電池熱安全技術策略 129
5.2.1 降低單體級熱失控危險的對策 131
5.2.2 減少系統級的熱失控蔓延 136
第6章 鋰離子電池及其系統的失效與失控 140
6.1 鋰離子電池失效機理 140
6.1.1 鋰離子電池失效的表現 140
6.1.2 鋰離子電池失效常見的分析方法 144
6.2 鋰離子電池熱失控機理 146
6.2.1 鋰離子電池的熱失控過程 146
6.2.2 鋰離子電池的熱失控蔓延 147
6.2.3 鋰離子電池熱失控的關鍵參數 148
6.3 鋰離子電池系統的失效與失控 150
6.3.1 鋰離子電池系統的組成 150
6.3.2 鋰離子電池系統的安全分析 150
6.4 本章小結 152
第7章 儲能用鋰離子電池管控技術 153
7.1 電池組高可靠性電池管理系統及主動均衡技術 153
7.1.1 關鍵技術 153
7.1.2 研究方向 154
7.2 電池組高性能健康狀態評估技術 155
7.2.1 關鍵技術 156
7.2.2 研究方向 157
7.3 電池組高效熱控及精準防護技術 159
7.3.1 關鍵技術 160
7.3.2 研究方向 162
7.4 智能化安全狀態預警與控制技術 162
7.4.1 關鍵技術 163
7.4.2 研究方向 165
7.5 高壓電池組高效率柔性成組技術 166
7.5.1 關鍵技術 167
7.5.2 研究方向 170
7.6 電池組低溫加熱技術 171
7.6.1 關鍵技術 171
7.6.2 研究方向 172
參考文獻 173
第8章 鋰離子電池壽命預測及系統可靠性評估 175
8.1 電池單體健康狀態估計與延壽技術 175
8.1.1 電池性能退化機理 175
8.1.2 電池容量衰退模型 178
8.1.3 電池健康狀態評估 180
8.1.4 電池壽命預測 181
8.1.5 電池延壽技術 185
8.2 電池組系統可靠性評估 185
8.2.1 電池組系統容量衰減機理 185
8.2.2 電池系統可靠性建模與分析 186
8.2.3 電池系統可靠性提升技術 189
8.3 總結與展望 193
第9章 鋰離子電池儲能系統災害預警與防控技術 195
9.1 儲能系統災害預警概念 195
9.2 儲能系統熱失控演化過程 196
9.2.1 電池內部反應時序規律 197
9.2.2 特征溫度規律 197
9.2.3 熱失控產氣規律 198
9.2.4 內短路機理 199
9.3 儲能系統熱失控災害監測預警技術 199
9.3.1 儲能系統熱失控監控預警信號 200
9.3.2 儲能系統熱失控災害預警技術 201
9.3.3 儲能系統熱失控災害防控技術 204
9.4 本章小結 206
第10章 電池儲能系統創新消防技術 207
10.1 電池儲能系統消防滅火需求 207
10.2 電池儲能系統消防滅火技術 210
10.2.1 傳統滅火劑在鋰離子電池火災中的應用 210
10.2.2 新型滅火劑在鋰離子電池火災中的應用 212
10.2.3 氣液復合滅火方式在鋰離子電池火災中的應用 215
10.3 電池儲能系統消防設計 216
10.3.1 總體設計 218
10.3.2 火災自動報警系統設計 219
10.3.3 滅火系統設計 219
10.3.4 控制邏輯設計 219
10.4 本章小結 221
第11章 鋰離子電池儲能系統測試評價技術 223
11.1 儲能用鋰離子電池測試評價技術 223
11.1.1 儲能用鋰離子電池單體測試評價技術 223
11.1.2 儲能用鋰離子電池模塊測試評價技術 233
11.1.3 儲能用鋰離子電池簇測試評價技術 236
11.2 儲能系統測試評價技術 238
11.2.1 電網適應性測試評價技術 238
11.2.2 功率控制測試評價技術 241
11.2.3 過載能力測試評價技術 248
11.2.4 低電壓穿越測試評價技術 248
11.2.5 高電壓穿越測試評價技術 252
11.2.6 電能質量測試評價技術 253
11.2.7 保護功能測試評價技術 255
11.2.8 充放電響應、調節、轉換時間測試評價技術 257
11.2.9 額定能量、額定功率能量轉換效率測試評價技術 259
11.3 本章小結 261
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