美科學家研發新型熔鹽電池 有望更低溫且廉價地實現電網級儲能
時間:2021-07-23 10:44來源:財聯社 作者:黃君芝
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美國國家核安全局下屬的桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）的科學家們提出了一種新的設計，可以解決這些缺點，并展示了一種全新的熔鹽電池，與目前可用的版本相比，這儲能種電池可以更便宜地建造，同時存儲更多的能量。
以廉價和高效的方式儲存大量能源，是用可再生能源為整個城市供電的關鍵，盡管它有許多優勢，但這正是昂貴的鋰電池技術所欠缺的。熔鹽電池是一種更具成本效益的解決方案，它使用在高溫的幫助下保持熔融狀態的電極。
“我們一直在努力將熔融鈉電池的工作溫度降到盡可能低的物理溫度，”該項目的首席研究員Leo Small說，“在降低電池溫度的同時，還可以整體降低成本。你可以用便宜些的材料。電池需要更少的絕緣，連接所有電池的線路可以更薄。”
在商業上，這種電池被稱為鈉硫電池，世界上已經開發了一些這種電池，但通常在520到660°F（270到350°C）的溫度下工作。而桑迪亞團隊的目標要低得多，盡管這樣做需要重新思考，因為在高溫下工作的化學物質并不適合在較低的溫度下工作。
據了解，科學家們的新設計由液態金屬鈉和一種新型液體混合物組成，這種液體混合物由碘化鈉和氯化鎵組成，科學家們稱之為陰極電解質。當電池釋放能量時，化學反應發生，產生鈉離子和電子通過高選擇性的分離材料，并在另一邊產生熔融碘鹽。
這款鈉硫電池可以在110°C的溫度下工作，經過8個月的實驗室測試，充放電次數超過400次，證明了它的價值。此外，它的電壓為3.6伏特，科學家說這比市面上的熔鹽電池高40%，因此具有更高的能量密度。
研究作者Martha Gross說：“由于我們在這篇論文中所報道的新型陰極電解質，我們對能夠將多少能量注入這個系統感到非常興奮。熔融鈉電池已經存在了幾十年，它們遍布全球，但從來沒有人談論過它們。所以，能夠降低溫度，并帶回一些數據，并說，‘這是一個真正可行的系統’是非常棒的。”
科學家們現在正將注意力轉向降低電池的成本，這可以通過取代比食鹽貴100倍左右的氯化鎵來實現。他們說，這項技術距離商業化還有5到10年的時間，但對他們有利的是電池的安全性，因為它不會產生火災風險。
“這是低溫熔融鈉電池長期穩定循環的首次演示，”研究作者Erik Spoerke說：“我們的神奇之處在于，我們已經確定了鹽化學和電化學，這使我們能夠在230°F下有效地工作。這種低溫碘化鈉結構是對熔融鈉電池的一種改造。”
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