新型蓄电池设计助太阳能成为电网主要供应商

新型蓄电池设计助太阳能成为电网主要供应商

美国能源部（DOE）SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员设计了一种低成本、长寿命的电池，这种电池可以使太阳能和风能成为电网的主要供应商。

　　斯坦福大学材料科学与工程系副教授、斯坦福大学材料和能源科学院的成员崔毅表示：“风能和太阳能发电要想实现大规模应用，我们需要一种由经济的材料制成的电池，这种电池容易实现规模效益，而效率依然很高。我们认为我们的新电池可能是最好的，能够更好的控制这些替代能源的自然波动。”

　　研究小组报告的结果发表在《能源和环境科学》5月刊，这项研究的部分成果获得了美国能源部能源存储研究联合中心的支持。

　　目前，电网无法承受太阳能和风力宽振幅引起的电力大幅及突然波动。由于太阳能和风能提供给电网的总电量接近20％，所以必须有能源储存系统来调节“间歇性”高峰和低谷--能量过剩时储存起来，输入不足时释放所存储的能源。

　　当今，对于间歇电网储存来说，最具前途电池是“流”电池，因为其在扩展贮槽、泵和管道方面相对简单，以满足处理大容量能源的需要。崔毅研究小组开发的新型流电池设计较以往的电池有了很大简化，而且较为便宜，这为规模化生产提供了一种潜在可行的解决方案。
　　今天的流电池一般通过一个互通的室注入两种不同的液体，溶解的分子在这里发生化学反应，存储或释放能量。这个室里有一种膜，只允许未参与反应的离子在液体中通过，同时保持活性离子的物理分离。这种电池设计有两个主要缺点：液体成本高，这些液体中含有钒等稀有材料；它的膜也非常昂贵，而且需要经常维护。

　　斯坦福大学/SLAC新的电池设计只使用一种分子流，根本不需要膜。它的分子中大多由相对便宜的锂元素和硫元素构成，这些分子与一块带有允许电子通过的栅栏相互作用，而不分解金属。放电时，称为锂-聚硫化物（lithiumpolysulfide）的分子吸收锂离子；充电时，这些分子就释放锂离子到液体中。整个分子流溶解在有机溶剂中，不存在水性流电池的腐蚀问题。

　　崔毅说：“在最初的实验室测试中，新电池还表现出优秀的储能性能，超过2，000次充放电过程。如果按每天一次充放电的话，那么这相当于5.5年多。”

　　为了展示他们的概念，研究人员创建了一个小型系统，使用简单的玻璃器皿。往烧瓶里添加锂-聚硫化物立即产生电力，能够点亮一个LED灯。

　　未来，崔毅的研究小组计划制造一个实验室规模的系统以优化能源存储过程，确定潜在的工程问题，并与潜在的全面现场示范单位开始讨论。