该电化学功能在锂电池低温环境下会严峻劣化，导致其呼应速度变慢储能体系(ESS)。在ESS中，超级电容器(SC)可在-40°C下作业并为电池预热。但是，当前的电池预热战略存在缓慢的加热速率且无法在预留时刻内将电池预热至舒适的温度规模凭仗高效的电热转化特性。本研讨提出了一种结合超级电容器瞬时大功率放电的预热体系凭仗高效的电热转化特性凭仗其高效的电热转化功能ECPCM具有超快的预热速率，有助于增强低温环境下储能体系（ESS）的快速呼应才干。在-40°C的极端工况下，该预热体系可在2分钟内使电池体系的放电容量与电压康复至>85%。经过调理超级电容（SC）容值及ECPCM译文： 选用该战略时，电池体系的预热速率可达69.5°C/分钟，且温差小于5°C。此外，超级电容的脉冲电流可使电池内部温差维持在5°C以内。该预热体系还能使电池体系快速进入超级充电模式，大幅缩短充电时刻。当电池组预热至20°C时，总充电时刻减少了72%。尽管如此，根据本研讨结果，该预热战略能有用提高储能体系的低温呼应速度，满意微电网.

引言

为完成碳达峰与碳中和目标，风能、光电等可再生能源近年来得到快速发展[1]。但是，可再生能源并网时仍面对间歇性供电的技能应战[[2], [3], [4]]。储能体系(ESS)在可再生能源并网中具有关键作用。其中，锂电池与超级电容器(SC)常配合运用，以满意可再生能源储能体系快速充放电的呼应需求[[5], [6], [7], [8]]。锂电池作为优质的"高能量密度"器件，凭仗其卓越功能、高能量功率和低自放电特性，被用于稳定能量存储[9,10]。%%而超级电容器(SC)可以在极短时刻内贮存或释放很多能量，在ESS面对频频且高峰值的充放电需求时，对电池起到保护性补充作用[11,12]。因而，锂电池与超级电容器混合的ESS兼具大储能密度和快速呼应速率，可以满意可再生能源的快速储能与释放需求。
但是，ESS仍面对巨大应战，由于锂电池在低温环境下存在严峻的电压下跌[7]、容量衰减[13,14]、锂分出及寿数衰退[15]等问题。在极端低温环境中，电池乃至或许无法正常发动。低温还会降低电池充电电流，显著延长充电时刻，且或许无法满意ESS所需的充电功率要求。
在发动前对电池进行预热是康复电池功能最有用的办法之一[16,17]。根据热源位置的不同，预热办法可分为内部预热和外部预热。内部预热办法经过电池内阻在内部发生热量，然后对电池自身进行加热[18]。将电池连接外部负载会发生电流，并在电池内部生成焦耳热，然后提高电池本体的温度[19]。但是，这种直流（DC）加热办法功率低下，大部分电能被浪费。Huang等[20]将直流加热与加热膜相结合，提出了一种使用有限电池功率康复电池功能下降的新型加热办法。该预热战略仅耗费标称容量的4.7%，即可在330秒内将电池组从−40°C预热至−20°C。Qu等[21]将直流电流改为脉冲电流，然后减少了低温下直流加热引起的极化损伤。除经过电池内阻产热外，还可经过在电池内部增设微型加热结构完成内部发热。Zhang等[22]提出一种内置预热结构，将内含加热带的铜管刺进电池以增强其散热才干，并在低温环境下完成内部加热。与未加热电池比较，预热后电池的放电容量和初始放电电压分别提高46.0%与0.66V。Wang等[[23], [24], [25]]提出了一种选用内置加热膜新型结构的全气候电池（ACB）。该电池内部的镍箔可经过焦耳效应产热，完成电池快速预热。这种新型自加热结构可使电池的升温速率达到56°C/分钟。但自加热结构会增加锂离子电池的复杂性和成本，因而ACB电池需要时日才干完成量产。内部预热法一直具有更高的升温速率和能量功率[26]。但是，内热式预热办法的控制体系复杂，难以确保电池组温度的一致性，因而无法应用于大型电池组。此外，电池在极低温环境下无法发动放电，内热式预热办法也会失效[21]。外热式预热办法经过外部介质对电池进行预热，包含电阻丝电加热[27]、电热膜加热、热空气或液体加热[28,29]。Lv等[30]比较了强制空气对流（FAC）加热与硅胶板（SP）加热的功能。研讨表明，SP加热办法在加热功能和能源功率方面均优于FAC加热。选用90W SP加热时，电池组可在632秒内预热至10°C。He等[31]为长条形电池模块规划了一种复合相变资料（CPCM）冷却/电阻丝预热耦合体系，该计划可完成30节以上电池的均匀预热，并将温差控制在5°C以内。这些外部预热技能已发展老练，并应用于部分商业储能体系及电动汽车范畴。但是，大多数预热办法的升温速率较低（低于5°C/分钟）[26,32,33]，难以满意可再生能源储能体系对快速呼应的需求。
我们先前的研讨[34]提出了一种使用导电相变资料(ECPCM)电热转化特性的快速电池加热战略。ECPCM的电热转化特性使其可以在低电压下完成快速加热速率[35,36]。而超级电容器(SC)具有低电压下的瞬时高功率特性，且能在较宽温度规模(−40–150°C)内作业。因而，超级电容器在低温下的瞬时高功率特性使ECPCM可以发生很多热量并快速预热电池，然后使储能体系(ESS)可以在低温条件下完成快速储能呼应。
本研讨提出了一种结合超级电容器瞬时大功率放电与电化学相变资料高效热电转化的电池预热战略。超级电容器供给的瞬态大功率可在电化学相变资料中快速发生很多热量，然后完成电池的超快速预热速率。该预热战略具有远超现有加热办法的超快升温速率，同时具备良好的温度均匀性，可适用于大型电池组的预热需求。研讨了影响电池预热速率与温差的关键因素。经过调理超级电容器(SC)容量、相变资料(ECPCM)电阻及脉冲加热参数，可完成电池组的超快速加热速率与优异温度一致性。此外，研讨获得了预热速率与电池充电时刻的关联规律，快速预热可显著缩短电池体系充电时长，然后提高储能体系(ESS)呼应速度。该预热体系能保障储能体系(ESS)在低温环境下充放电的快速呼应需求，对可再生能源发电并网消纳具有重要应用价值。

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