浅谈锂电池在城轨车辆储能装置中的应用

王似玉

摘 要：储能装置可以吸收利用城軌车辆再生制动的能量，稳定直流网电压，防止再生制动失效，是近年来城轨交通领域的研究热点。近两年功率型钛酸锂电池的出现和发展使得锂电池的功率密度、充放电速率、循环使用次数等性能得到大幅度提升。本文将对比各种储能介质，论述锂电池在城轨车辆储能装置中应用的可能性。

关键词：锂电池；储能；城轨交通

中图分类号：TM922.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0067-01

1 引言

在全球倡导低碳、节能的今天，城轨交通中的再生制动能量回收利用问题得到了全世界的广泛关注。城轨交通列车的制动能量是相当可观的[1-2]，如果我们能将车辆在再生制动过程中产生的电能回收利用，就可以大大降低列车的牵引能耗。

2 城轨列车制动方式

目前，城轨交通车辆的再生制动方式主要包括电阻耗能型、储能器储能型和逆变回馈型[1]。电阻耗能型将制动能量以热能的形式耗散掉，导致大量能源的浪费。逆变回馈型因采用晶闸管作为开关器件，会给电网注入大量谐波，且设备投资高，维护较为困难。相比之下储能器储能型再生制动方式可避免上述情况。

3 功率型钛酸锂电池与其他储能介质的性能比较

储能型再生制动方式又分为飞轮、超级电容和蓄电池三种储能介质[2]。飞轮储能技术尚未成熟，目前出现的一些产品价格过于昂贵。超级电容具有很高的功率密度，可以快速充放电，被认为是一种比较理想的城轨交通储能介质[1]，但其能量密度比较低，节能效果还有待提高。相比之下功率型钛酸锂电池兼具高功率密度和高能量密度的双重优势，在城轨交通储能技术中拥有自身独特的优势。图1为功率型钛酸锂电池与其他储能介质的Ragone图性能对比[1-2]。

4 功率型钛酸锂电池性能测试

我们利用专业的电池充放电特性测试仪对三种不同负极材料的锂电池进行了同样的充放电测试，进行对比试验，结果如表1表2所示。三种不同负极材料的电池在5C以上的电流充放电时功率型钛酸锂具有明显的优势，充放电性能非常平稳。

功率型钛酸锂电池充放电特性如图2、图3所示。

综上所述功率型钛酸锂电池相对于其他负极材料的锂电池而言，在功率密度方面已经有了大幅度的提高。快速充放电及功率密度的性能可以与超级电容媲美，在能量密度方面也有很大优势，与其他储能介质相比，较适用于城轨车载储能装置。

参考文献

[1]龙江英，李焱，马龙.城市轨道交通运营期碳排放算量研究[J].贵阳学院学报，2011，23（33）.

[2]胡婧娴，林仕立，宋文吉，等.城市轨道交通储能系统及其应用进展[J].储能科学与技术，2010，11（6）.