当前,储能电池系统由于储能规模大、成本低和灵活分散等特点,已经引起世界范围内的广泛关注。而能量管理技术作为提高储能电池系统能量转换效率的主要手段之一,已经越发重要。储能电池系统作为电化学能量转换系统,其能量转换过程中产生和消耗大量热能,其能量管理的关键技术之一就是热能管理。通常来说,对于低温储能电池系统而言,大多采用热电联供等方式提高系统能量转换效率。然而,对于高温电池系统来说,高温热能的有效存储与利用则是当前面临的主要挑战之一。尤为重要的是,商业化大规模批量化运行高温电池储能系统,其关键指标之一就是系统中的电能循环效率要高于80%的商业化大规模批量化生产的标准,而常规热能管理技术无法满足这一要求。因此,有效的热能管理是提高高温电池系统的电能可逆存储与利用效率的关键技术。本论文以高温固体氧化物储能电池系统为例,通过相变金属高温储能和微型固体氧化物电池储能系统相结合,构建结合热能存储的固体氧化物储能电池系统模型,研究高温热能的存储与利用,评价系统的电能循环效率及其影响因素的影响机制,提出热能管理的优化技术与方法。首先,高温储能电池系统操作温度高,热能存储与利用难度大,尤其是高温热能损失是储能电池系统中提高电能循环效率的关键技术难题,本论文根据高温储能电池系统热能产生与损失的特点,针对性地提出基于相变金属进行高温热能存储与利用的方法和技术,针对高温电池系统的工作特点,设计并构筑了热能存储与利用的装置和模型。并以典型的高温储能电池系统如固体氧化物储能电池系统为例,构筑了储能电池和热能存储与利用的集成系统,为本论文中的热能存储与利用的模拟研究奠定基础。其次,将相变金属银与管式固体氧化物电池集成,建立新型银基管式固体氧化物储能电池系统。并建立该系统的仿真模型,计算系统能量转换过程中各影响因素对热能的影响幅度,从而实现有效的热能存储与利用,系统的热能管理大大提高了系统的电能循环效率。该系统热能管理的主体思路是通过相变金属存储电解池模式下的高温热能并在燃料电池模式下有效利用热能,评价系统各参数的影响机制,从而实现热能的可逆存储与利用。研究表明,系统的荷电状态和系统压力是影响系统电能存储容量的主要因素,通过有效的热能管理,系统的可逆存储的电能循环效率可高达92%。再次,将相变金属铜与平板固体氧化物电池集成,建立新型铜基管式平板固体氧化物电池储能系统。并建立了该系统的仿真模型,计算系统能量转换过程中各影响因素对热能的影响大小,评价各参数的影响机制,从而实现系统的热能存储与利用,有效的热能管理提高了系统的电能循环效率。该系统热能管理的主体思路是通过相变金属铜进行热能存储,研究可逆电池系统的电能循环效率。研究发现,开路电压对于荷电状态的依赖要比对系统压力更为明显。平板型电池的极化电阻主要来源于金属电极的活化极化,电极活化是影响电池性能的关键因素。系统气体和部件等热量平衡可显著影响系统运行温度,因此通过系统保温措施可减少系统热能损失从而提高系统效率。通过利用金属铜将燃料电池模式下的热能进行存储,而在电解池模式下释放热能以维持电池系统运行,电能的热能循环效率可高达80%以上,达到商业化大规模批量化生产要求的标准。然后,针对固体氧化物电池储能系统的热能存储与利用过程进行深入剖析,找出提高固体氧化物电池储能系统热能管理的优化方法,以及优化和增大系统的电能存储容量的方法。研究发现,基于既有的固体氧化物电池储能系统和500千克相变金属进行热能存储的条件下,增加系统操作压力和增加相变金属质量可以有效提高气体热容,从而提高系统热能存储容量。这些因素改变了固体氧化物电池储能系统的电能存储容量,而通过优化固体氧化物电池储能系统的运行参数,如运行电流从20A增加到40A则可将电能循环效率大幅提高10-20%。最后,针对氧离子传导型和质子传导型固体氧化物电池储能系统的实际运行条件进行文献调研和实验研究,考察系统的离子迁移数对系统关键技术参数如法拉第电流效率、电化学热能、欧姆热能等的影响大小和作用机理,找出性能最好的电解质材料,并对前文建立的固体氧化物电池储能系统的模型参数进行修正和优化。研究发现,基于离子迁移数较低的质子型电解质的固体氧化物电池储能系统在燃料电池模式下其法拉第电流效率为仅90%,而在电解质模式下更低至60%,不适合作为固体氧化物储能电池电解质部件使用。基于具有0.99以上离子迁移数电解质的氧离子传导型固体氧化物电池储能系统在燃料电池模式和电解质模式下法拉第电流效率都高达98-100%,而且对于电池系统的热能平衡不会产生明显影响,适合作为固体氧化物储能电池电解质部件使用。