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當(dāng)前位置：文庫百科 ? 文章詳情

破例介紹一本中文期刊《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》，強(qiáng)烈建議新手閱讀學(xué)習(xí)！

來源：測試GO 時(shí)間：2021-12-09 23:06:06 瀏覽：4538次

期刊簡介

《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》（Energy Storage Science and Technology）是化學(xué)工業(yè)出版社、中國化工學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的國內(nèi)唯一的儲(chǔ)能專業(yè)期刊，由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)主管，國內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)CN 10-1076/TK，是中文核心、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫核心期刊（CSCD）、中國科技核心期刊，中國化工學(xué)會(huì)及儲(chǔ)能工程專委會(huì)會(huì)刊。目前已被美國《烏利希期刊指南（網(wǎng)絡(luò)版）》（Ulrichsweb）、英國科學(xué)文摘數(shù)據(jù)庫（INSPEC）和美國《化學(xué)文摘（網(wǎng)絡(luò)版）》（CA）收錄。期刊主編為中國科學(xué)院物理研究所黃學(xué)杰研究員，榮譽(yù)主編為英國伯明翰大學(xué)丁玉龍教授。

《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》既具有學(xué)術(shù)性和前瞻性，又注重實(shí)用性和導(dǎo)向性。希望依靠強(qiáng)大的編委隊(duì)伍，立足儲(chǔ)能行業(yè)，報(bào)道儲(chǔ)能科學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究、產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢，交流推廣儲(chǔ)能新理論、新技術(shù)、新成果，服務(wù)科研和生產(chǎn)實(shí)踐，引導(dǎo)我國儲(chǔ)能行業(yè)健康發(fā)展，進(jìn)而提高我國儲(chǔ)能科技在國際上的顯示度。目前，期刊重點(diǎn)報(bào)道化學(xué)儲(chǔ)能（各類電池如鋰電池、釩電池、鈉硫電池、鉛酸等）、抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、深冷儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)存和冷儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、燃料電池、飛輪儲(chǔ)能及超級(jí)電容等的最新科研及技術(shù)成果、示范項(xiàng)目及儲(chǔ)能業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)編制和經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)等。

對(duì)于剛?cè)腴T的“科研小白”來說，英文的期刊可能略顯深?yuàn)W，看起來“困難重重”。有鑒于此，筆者特意選擇了國內(nèi)的《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》期刊，并挑選了其中部分代表性成果進(jìn)行了解讀介紹，希望能給初窺學(xué)術(shù)世界的小白們提供指引與幫助。

經(jīng)典欄目：鋰電池百篇論文點(diǎn)評(píng)

該文是一篇近兩個(gè)月的鋰電池文獻(xiàn)評(píng)述，通訊作者為中科院物理研究所黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)[1]。作者以“l(fā)ithium”和“battery”為關(guān)鍵詞檢索了Web of Science近兩個(gè)月上線的鋰電池研究論文，共有2739篇，選擇其中100篇加以評(píng)論。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，正極材料方面主要研究了高鎳三元、富鋰正極以及尖晶石鎳錳酸鋰材料的包覆和摻雜改性；金屬鋰負(fù)極的研究包含金屬鋰的表面修飾、三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及其沉積形態(tài)和均勻性；硅基復(fù)合負(fù)極材料的研究側(cè)重于混合電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是各類黏結(jié)劑的開發(fā)以緩解循環(huán)過程中Si的體積變化，維持電極完整性；固態(tài)電解質(zhì)的研究主要是對(duì)現(xiàn)有固態(tài)電解質(zhì)的進(jìn)一步改性優(yōu)化以及對(duì)新型固態(tài)電解質(zhì)的探索；而其他電解液和添加劑的研究則主要包括不同電解質(zhì)和溶劑對(duì)各類電池材料體系適配，以及對(duì)新的功能性添加劑的探索。

此外，作者發(fā)現(xiàn)，固態(tài)電池方向更多地集中于界面問題的研究，鋰硫電池則更多關(guān)注“穿梭”效應(yīng)的改善。電池測試技術(shù)方面，相關(guān)論文主要涉及金屬鋰沉積行為的三維表征以及快充條件下電極材料各性質(zhì)的測量。理論計(jì)算工作則涉及到界面處離子傳輸?shù)难芯?，而界面反?yīng)部分涉及到SEI形成的分析。當(dāng)然，集流體的改性以及電極預(yù)鋰化的研究工作也有部分報(bào)道。本期熱點(diǎn)點(diǎn)評(píng)幾乎涵蓋了鋰離子電池所有最新最熱的研究領(lǐng)域，科研小白們值得一看！

大牛觀點(diǎn)

·中高溫儲(chǔ)熱材料的研究現(xiàn)狀與展望

提高能源轉(zhuǎn)換和利用效率是全世界特別是我國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略必須優(yōu)先考慮的重大課題。在許多能源利用系統(tǒng)中存在著能量供應(yīng)和需求不匹配的矛盾，造成能量利用不合理和大量浪費(fèi)。目前，我國工業(yè)過程能源利用效率較低，大部分以余熱形式排放到環(huán)境中。工業(yè)余熱量也可以認(rèn)為是一種資源，長期排放不僅浪費(fèi)資源，也對(duì)大氣環(huán)境造成了不可忽視的熱污染。

另外，全球能源預(yù)算中的90%是圍繞熱的轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)。因此，發(fā)展儲(chǔ)熱技術(shù)進(jìn)行熱能的綜合有效利用至關(guān)重要。然而，中高溫余熱高效回收仍然存在不少挑戰(zhàn)性的技術(shù)問題，特別是對(duì)大量的分散性和不穩(wěn)定性的余熱資源。解決這些問題的核心技術(shù)之一就是開發(fā)儲(chǔ)熱材料。

有鑒于此，中國科學(xué)院過程工程研究所的葉鋒團(tuán)隊(duì)[2]結(jié)合中高溫儲(chǔ)熱材料的分類、特點(diǎn)、應(yīng)用及存在的問題，對(duì)中高溫儲(chǔ)熱材料的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。重點(diǎn)介紹多尺度納微復(fù)合結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料及其制備方法，并對(duì)中高溫儲(chǔ)熱材料的下一步研究進(jìn)行展望。

作者認(rèn)為，中高溫復(fù)合結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料，有利于結(jié)合顯熱與潛熱儲(chǔ)熱材料的優(yōu)點(diǎn)，為中高溫相變材料的微封裝防腐蝕技術(shù)提供了更新的思路。結(jié)構(gòu)支撐材料有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)合體的定型結(jié)構(gòu)，同時(shí)導(dǎo)熱強(qiáng)化材料的微納米摻雜易于實(shí)現(xiàn)中高溫儲(chǔ)熱材料的傳熱過程可調(diào)，提高儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)/釋熱速率。材料的多尺度范圍內(nèi)的復(fù)合制備有利于平衡復(fù)合結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料的結(jié)構(gòu)特性、導(dǎo)熱性能、儲(chǔ)熱性能三者之間的關(guān)系，開發(fā)高性能納微復(fù)合結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料對(duì)中高溫儲(chǔ)能領(lǐng)域尤其是太陽能熱發(fā)電、工業(yè)余熱回收等領(lǐng)域有著重要意義。

圖1 能源之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系圖

·全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望

大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)成為未來智能電網(wǎng)的重要組成部分，開發(fā)高效儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于提高現(xiàn)有發(fā)電系統(tǒng)的利用效率、電力質(zhì)量和促進(jìn)可再生能源廣泛應(yīng)用具有重大社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。世界發(fā)達(dá)國家高度重視儲(chǔ)能新技術(shù)的研究開發(fā)，例如美國的“DOE項(xiàng)目計(jì)劃”、日本政府的“NEDO計(jì)劃”以及歐盟的“框架計(jì)劃”等都將儲(chǔ)能技術(shù)作為研究重點(diǎn)。

隨著我國新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電、分布式光伏發(fā)電、集中式光伏發(fā)電、短時(shí)調(diào)節(jié)電力、削峰填谷、純電動(dòng)汽車接入將會(huì)形成超過2000億元的工業(yè)儲(chǔ)能市場，此時(shí)，電網(wǎng)與新能源發(fā)展的矛盾就越來越突出，對(duì)儲(chǔ)能的需求更為迫切。儲(chǔ)能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運(yùn)行過程中“采-發(fā)-輸-配-用-儲(chǔ)”六大環(huán)節(jié)中的重要組成部分。

目前儲(chǔ)能技術(shù)中最具有工業(yè)化推廣前景的技術(shù)之一是化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)?；瘜W(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出鉛酸電池、鎳系電池、鋰系電池以及液流電池、鈉硫電池等類型。各自有其優(yōu)缺點(diǎn)。鋰離子電池作為化學(xué)儲(chǔ)能方式得到應(yīng)用和發(fā)展相對(duì)較晚，但因其重量輕、比能量/比功率高、壽命長等特點(diǎn)被視為最具競爭力的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)之一，而且在儲(chǔ)能各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用也越來越廣泛。

有鑒于此，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所的許曉雄團(tuán)隊(duì)[3]對(duì)全固態(tài)鋰電池技術(shù)與關(guān)鍵材料的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，包括全固態(tài)鋰電池的構(gòu)造、工作原理和性能特征，鋰離子固體電解質(zhì)材料與高電阻電極/電解質(zhì)界面調(diào)控及機(jī)理，全固態(tài)整鋰電池單體與模塊技術(shù)等相關(guān)方面的介紹，并展望了全固態(tài)鋰電池技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。

圖2 鋰離子儲(chǔ)能電池在儲(chǔ)能各環(huán)節(jié)中的作用

前人指路

隨著人民日益增長的美好生活需要，我國能源消耗日益增多，對(duì)清潔能源的研究也得到迅速發(fā)展。然而，清潔能源的不連續(xù)性與波動(dòng)性使其發(fā)電難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定利用，不利于我國早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。而熱能儲(chǔ)存（TES）與清潔能源的耦合可有效緩解其間歇性和不穩(wěn)定性。

TES常見方法有顯熱儲(chǔ)熱、相變儲(chǔ)熱和熱化學(xué)儲(chǔ)熱，而熱化學(xué)儲(chǔ)熱具有高儲(chǔ)能密度和廣泛的儲(chǔ)/放熱溫度區(qū)間。常見的熱化學(xué)儲(chǔ)熱材料中，CaCO3/CaO在高溫?zé)峄瘜W(xué)儲(chǔ)熱領(lǐng)域極具應(yīng)用前景，有高儲(chǔ)能密度、來源廣泛、價(jià)格低廉、安全無污染等優(yōu)點(diǎn)。

目前，關(guān)于CaCO3/CaO 應(yīng)用于碳捕集、重整制氫領(lǐng)域的研究已經(jīng)非常深入，但二者反應(yīng)工況與儲(chǔ)熱領(lǐng)域存在顯著差異，不同工況的反應(yīng)性能被比較研究。據(jù)研究，影響CaCO3/CaO反應(yīng)的微觀因素有顆粒粒徑與孔隙分布，宏觀因素有反應(yīng)溫度、氣氛和時(shí)間等。

有鑒于此，上海交通大學(xué)工程熱物理研究所趙長穎團(tuán)隊(duì)[4]對(duì)TiO2摻雜改性進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，以探討不同TiO2摻雜比例對(duì)材料循環(huán)穩(wěn)定性的影響，并在熱化學(xué)儲(chǔ)熱的工況條件下，對(duì)儲(chǔ)放熱反應(yīng)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。

結(jié)果表明，多種不同TiO2摻雜濃度的復(fù)合儲(chǔ)熱材料均改善了CaCO3的循環(huán)反應(yīng)活性，其中最佳摻雜比例為100：2.5（CaCO3：TiO2）。15次循環(huán)后，CaCO3-TiO2-2.5的轉(zhuǎn)換率為CaCO3-TiO2-0的1.65倍，反應(yīng)穩(wěn)定性仍保留有57.23%，展現(xiàn)出了最佳的反應(yīng)活性和循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，在N2氣氛非等溫分解過程中，TiO2對(duì)CaCO3的分解溫度與反應(yīng)速率無明顯改善作用，但在CO2氣氛中，TiO2將純CaCO3的起始分解溫度從897.16℃降低至870.92℃，這對(duì)CaCO3/CaO 反應(yīng)體系的實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。

圖3 不同TiO2摻雜比例下復(fù)合儲(chǔ)熱材料的循環(huán)曲線

參考文獻(xiàn)

[1] 田豐, 季洪祥, 田孟羽, 喬榮涵, 岑官駿, 申曉宇, 武懌達(dá), 詹元杰, 金周, 閆勇, 賁留斌, 俞海龍, 劉燕燕, 黃學(xué)杰. 鋰電池百篇論文點(diǎn)評(píng)（2021.6.1-2021.7.31）. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2021, 10(5): 1854-1868.

[2] 葛志偉, 葉鋒, 楊軍, 丁玉龍. 中高溫儲(chǔ)熱材料的研究現(xiàn)狀與展望. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2012, 1(2): 89-102.

[3] 許曉雄, 邱志軍, 官亦標(biāo), 黃禎, 金翼. 全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2013, 2(4): 331-341.

[4] 徐鈿昕, 田希坤, 閆君, 葉強(qiáng), 趙長穎. TiO2改性的CaCO3熱化學(xué)儲(chǔ)熱的反應(yīng)性能研究. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2021, 5(1): 1-8.

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