新型蓄電池設計助太陽能發(fā)展

    鋰電世界  美國能源部（DOE）SLAC國家加速器實驗室和斯坦福大學的研究人員設計了一種低成本、長壽命的電池，這種電池可以使太陽能和風能成為電網(wǎng)的主要供應商。

    斯坦福大學材料科學與工程系副教授、斯坦福大學材料和能源科學院的成員崔毅表示：“風能和太陽能發(fā)電要想實現(xiàn)大規(guī)模應用，我們需要一種由經(jīng)濟的材料制成的電池，這種電池容易實現(xiàn)規(guī)模效益，而效率依然很高。我們認為我們的新電池可能是最好的，能夠更好的控制這些替代能源的自然波動。”

    研究小組報告的結(jié)果發(fā)表在《能源和環(huán)境科學》5月刊，這項研究的部分成果獲得了美國能源部能源存儲研究聯(lián)合中心的支持。

    目前，電網(wǎng)無法承受太陽能和風力寬振幅引起的電力大幅及突然波動。由于太陽能和風能提供給電網(wǎng)的總電量接近20％，所以必須有能源儲存系統(tǒng)來調(diào)節(jié)“間歇性”高峰和低谷--能量過剩時儲存起來，輸入不足時釋放所存儲的能源。

    當今，對于間歇電網(wǎng)儲存來說，最具前途電池是“流”電池，因為其在擴展貯槽、泵和管道方面相對簡單，以滿足處理大容量能源的需要。崔毅研究小組開發(fā)的新型流電池設計較以往的電池有了很大簡化，而且較為便宜，這為規(guī)模化生產(chǎn)提供了一種潛在可行的解決方案。

    今天的流電池一般通過一個互通的室注入兩種不同的液體，溶解的分子在這里發(fā)生化學反應，存儲或釋放能量。這個室里有一種膜，只允許未參與反應的離子在液體中通過，同時保持活性離子的物理分離。這種電池設計有兩個主要缺點：液體成本高，這些液體中含有釩等稀有材料；它的膜也非常昂貴，而且需要經(jīng)常維護。

    斯坦福大學/SLAC新的電池設計只使用一種分子流，根本不需要膜。它的分子中大多由相對便宜的鋰元素和硫元素構(gòu)成，這些分子與一塊帶有允許電子通過的柵欄相互作用，而不分解金屬。放電時，稱為鋰-聚硫化物（lithiumpolysulfide）的分子吸收鋰離子；充電時，這些分子就釋放鋰離子到液體中。整個分子流溶解在有機溶劑中，不存在水性流電池的腐蝕問題。

    崔毅說：“在最初的實驗室測試中，新電池還表現(xiàn)出優(yōu)秀的儲能性能，超過2，000次充放電過程。如果按每天一次充放電的話，那么這相當于5.5年多。”

    為了展示他們的概念，研究人員創(chuàng)建了一個小型系統(tǒng)，使用簡單的玻璃器皿。往燒瓶里添加鋰-聚硫化物立即產(chǎn)生電力，能夠點亮一個LED燈。

    未來，崔毅的研究小組計劃制造一個實驗室規(guī)模的系統(tǒng)以優(yōu)化能源存儲過程，確定潛在的工程問題，并與潛在的全面現(xiàn)場示范單位開始討論。