淺談鋰電池在城軌車輛儲(chǔ)能裝置中的應(yīng)用

王似玉

摘 要：儲(chǔ)能裝置可以吸收利用城軌車輛再生制動(dòng)的能量，穩(wěn)定直流網(wǎng)電壓，防止再生制動(dòng)失效，是近年來城軌交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近兩年功率型鈦酸鋰電池的出現(xiàn)和發(fā)展使得鋰電池的功率密度、充放電速率、循環(huán)使用次數(shù)等性能得到大幅度提升。本文將對(duì)比各種儲(chǔ)能介質(zhì)，論述鋰電池在城軌車輛儲(chǔ)能裝置中應(yīng)用的可能性。

關(guān)鍵詞：鋰電池；儲(chǔ)能；城軌交通

中圖分類號(hào)：TM922.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）06-0067-01

1 引言

在全球倡導(dǎo)低碳、節(jié)能的今天，城軌交通中的再生制動(dòng)能量回收利用問題得到了全世界的廣泛關(guān)注。城軌交通列車的制動(dòng)能量是相當(dāng)可觀的[1-2]，如果我們能將車輛在再生制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能回收利用，就可以大大降低列車的牽引能耗。

2 城軌列車制動(dòng)方式

目前，城軌交通車輛的再生制動(dòng)方式主要包括電阻耗能型、儲(chǔ)能器儲(chǔ)能型和逆變回饋型[1]。電阻耗能型將制動(dòng)能量以熱能的形式耗散掉，導(dǎo)致大量能源的浪費(fèi)。逆變回饋型因采用晶閘管作為開關(guān)器件，會(huì)給電網(wǎng)注入大量諧波，且設(shè)備投資高，維護(hù)較為困難。相比之下儲(chǔ)能器儲(chǔ)能型再生制動(dòng)方式可避免上述情況。

3 功率型鈦酸鋰電池與其他儲(chǔ)能介質(zhì)的性能比較

儲(chǔ)能型再生制動(dòng)方式又分為飛輪、超級(jí)電容和蓄電池三種儲(chǔ)能介質(zhì)[2]。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)尚未成熟，目前出現(xiàn)的一些產(chǎn)品價(jià)格過于昂貴。超級(jí)電容具有很高的功率密度，可以快速充放電，被認(rèn)為是一種比較理想的城軌交通儲(chǔ)能介質(zhì)[1]，但其能量密度比較低，節(jié)能效果還有待提高。相比之下功率型鈦酸鋰電池兼具高功率密度和高能量密度的雙重優(yōu)勢(shì)，在城軌交通儲(chǔ)能技術(shù)中擁有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。圖1為功率型鈦酸鋰電池與其他儲(chǔ)能介質(zhì)的Ragone圖性能對(duì)比[1-2]。

4 功率型鈦酸鋰電池性能測(cè)試

我們利用專業(yè)的電池充放電特性測(cè)試儀對(duì)三種不同負(fù)極材料的鋰電池進(jìn)行了同樣的充放電測(cè)試，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表1表2所示。三種不同負(fù)極材料的電池在5C以上的電流充放電時(shí)功率型鈦酸鋰具有明顯的優(yōu)勢(shì)，充放電性能非常平穩(wěn)。

功率型鈦酸鋰電池充放電特性如圖2、圖3所示。

綜上所述功率型鈦酸鋰電池相對(duì)于其他負(fù)極材料的鋰電池而言，在功率密度方面已經(jīng)有了大幅度的提高?？焖俪浞烹娂肮β拭芏鹊男阅芸梢耘c超級(jí)電容媲美，在能量密度方面也有很大優(yōu)勢(shì)，與其他儲(chǔ)能介質(zhì)相比，較適用于城軌車載儲(chǔ)能裝置。

參考文獻(xiàn)

[1]龍江英，李焱，馬龍.城市軌道交通運(yùn)營期碳排放算量研究[J].貴陽學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，23（33）.

[2]胡婧嫻，林仕立，宋文吉，等.城市軌道交通儲(chǔ)能系統(tǒng)及其應(yīng)用進(jìn)展[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2010，11（6）.