桑迪亞研發出新型液體電池能量密度提高三倍

桑迪亞國家實驗室的研究人員開發了一系列新的液體鹽電解質，即所謂的MetIL。由它們制成的電池經濟有效，儲存能量比目前的電池高出三倍多。

這項發表在《道爾頓交易》上的研究可以帶來一些設備，并有助于將太陽能和風能等大規模間歇性可再生能源經濟可靠地整合到國家電網中。

桑迪亞國家實驗室的研究人員發現了一種新的液態鹽電解質，這種電解質可以制成電池，能量密度增加了兩倍，比其他現有的存儲技術更好。這些所謂的MetIL從左到右分別是銅基化合物、鈷基化合物、錳基化合物、鐵基化合物、鎳基化合物和釩基化合物。資料來源：桑迪亞國家實驗室

電網是為穩定的能源而設計的，因此很難適應，因為波動的電力來自間歇性可再生能源。更好的儲能技術可以平衡這些流動的波動能源，桑迪亞國家實驗室的研究人員正在研究開發更靈活、更具成本效益和更可靠的電網的新方法，以改善儲能。

桑迪亞國家實驗室高能組件實現項目主任AnthonyMedina表示：“美國和世界需要在電池技術上取得重大突破，用可再生能源取代當今的碳基能源系統。”。Metier解決方案是一種新的、有前景的化學電池，它可能帶來下一代電站電池技術，取代鉛酸電池和鋰離子電池，并為這些應用帶來巨大的儲能密度。"

在過去的20年里，鋰離子電池一直是儲能研究的前沿。它們的緊湊結構和輕量化設計非常適合手機、只是因為材料的性質。"

Maitier溶液的電化學效率或反向充電性能要高得多，遠遠超過迄今為止公布的任何結果。研究團隊已經制備了近200種組合的陽離子、陰離子和配體，其中5種超過了長期以來被視為金標準的二茂鐵的電化學效率。

一個常見的問題是，當帶正電和帶負電的成分混合時，這些成分會開始聚集在一起，最終溶液會變得粘稠，堵塞電池膜和電極表面。研究小組通過開發不對稱陽離子或帶正電的離子來解決這一挑戰，這種離子就像足球一樣。在這個比喻中，黑色五邊形代表帶負電的區域，白色六邊形代表帶正電的區域。這種布置降低了熔點，因為它可以防止離子液體成分結合并形成固體，同時，部分電荷仍然允許電子自由流過電池以產生電流。

該研究小組由美國能源部電力輸送和能源可靠性辦公室資助。該辦公室的儲能系統項目經理Imre Gyuk一直支持桑迪亞國家實驗室的這項工作，并提供了必要的資金。

Metier溶液法代表了一種巧妙的現成溶液，即陰極/電解質聚合物。可口可樂表示，“因為它使用了現成的低價前體，很可能會帶來創新的、具有成本效益的存儲系統，這將極大地影響整個美國電網。”

該研究結果適用于新型液流電池正極材料。桑迪亞國家實驗室團隊的下一步是為液流電池的陽極尋找類似的材料，研究人員對他們的進展感到鼓舞。

Anderson說：“有三個因素需要同時考慮，而且它們并不總是相關的：粘度、電導率和基本電化學效率。”令人興奮的是，這三個因素都同時適用。這就像在尋找寶藏，但沒有地圖。我們正在創建這張地圖，我們對這種可能性感到非常興奮。"

（編輯/李燕郊）桑迪亞國家實驗室的研究人員開發了一系列新的液體鹽電解質，即所謂的MetIL。由它們制成的電池經濟有效，儲存能量比目前的電池高出三倍多。

這項發表在《道爾頓交易》上的研究可以帶來一些設備，并有助于將太陽能和風能等大規模間歇性可再生能源經濟可靠地整合到國家電網中。

桑迪亞國家實驗室的研究人員發現了一種新的液態鹽電解質，這種電解質可以制成電池，能量密度增加了兩倍，比其他現有的存儲技術更好。這些所謂的MetIL從左到右分別是銅基化合物、鈷基化合物、錳基化合物、鐵基化合物、鎳基化合物和釩基化合物。資料來源：桑迪亞國家實驗室

電網是為穩定的能源而設計的，因此很難適應，因為波動的電力來自間歇性可再生能源。更好的儲能技術可以平衡這些流動的波動能源，桑迪亞國家實驗室的研究人員正在研究開發更靈活、更具成本效益和更可靠的電網的新方法，以改善儲能。

桑迪亞國家實驗室高能組件實現項目主任AnthonyMedina表示：“美國和世界需要在電池技術上取得重大突破，用可再生能源取代當今的碳基能源系統。”。Metier解決方案是一種新的、有前景的化學電池，它可能帶來下一代電站電池技術，取代鉛酸電池和鋰離子電池，并為這些應用帶來巨大的儲能密度。"

在過去的20年里，鋰離子電池一直是儲能研究的前沿。它們的緊湊結構和輕量化設計非常適合手機、e電解質。溶液中自由漂浮的離子可以導電，溶液從外部容器穿過電化學電池，將化學能轉化為電能。液流電池可以快速充電和放電，只需改變電解質的充電狀態，這種電活性物質就可以很容易地多次重復使用。Anderson說，液流電池可以持續14000多次循環，相當于在實驗室中儲存20多年的能量，這在鋰離子電池中是不尋常的。

然而，液流電池網格存儲系統大約有一所房子那么大，而且比同樣的鋰離子電池成本更高。研究人員的目標是使液流電池更小、更便宜，同時增加給定的體積儲能或能量密度。

液流電池已在美國、日本和澳大利亞得到應用。大量高達25兆瓦的系統正處于示范階段。根據《美國復蘇和再投資法案》（ARRA），管理者是能源部的儲能系統研究項目。溴化鋅和釩氧化還原系統是最大的競爭對手。但所使用的材料性中等，釩的價格波動很大。此外，水溶液限制了可以溶解的物質的量和可以儲存的能量，室外溫度會降低性能。

桑迪亞國家實驗室對液流電池的開創性研究可以避免這些問題，因為不使用水。Anderson成立了一個多學科團隊，成員包括來自一些實驗室的專家，包括電化學David Ingersoll、有機化學家Chad Staige、化學技術人員Harry Pratt和Jonathan Leonard。他們設計的是一種新型的電化學可逆金屬基離子液體，簡稱MetIL，由廉價無的材料制成，如鐵、銅和錳，這些材料在美國很容易買到。

Anderson說：“我們的鹽不是溶解在溶劑中，而是一種溶劑。”。“我們可以獲得非常高濃度的活性金屬，因為我們不受飽和的限制。它實際上在公式中。因此，我們可以經濟有效地將能量密度提高三倍，這可以大大減少所需的電池尺寸，這只是因為材料的性質。”

Maitier溶液的電化學效率或反向充電性能要高得多，遠遠超過迄今為止公布的任何結果。研究團隊已經制備了近200種組合的陽離子、陰離子和配體，其中5種超過了長期以來被視為金標準的二茂鐵的電化學效率。

一個常見的問題是，當帶正電和帶負電的成分混合時，這些成分會開始聚集在一起，最終溶液會變得粘稠，堵塞電池膜和電極表面。研究小組通過開發不對稱陽離子或帶正電的離子來解決這一挑戰，這種離子就像足球一樣。在這個比喻中，黑色五邊形代表帶負電的區域，白色六邊形代表帶正電的區域。這種布置降低了熔點，因為它可以防止離子液體成分結合并形成固體，同時，部分電荷仍然允許電子自由流過電池以產生電流。

該研究小組由美國能源部電力輸送和能源可靠性辦公室資助。該辦公室的儲能系統項目經理Imre Gyuk一直支持桑迪亞國家實驗室的這項工作，并提供了必要的資金。

Metier溶液法代表了一種巧妙的現成溶液，即陰極/電解質聚合物。可口可樂表示，“因為它使用了現成的低價前體，很可能會帶來創新的、具有成本效益的存儲系統，這將極大地影響整個美國電網。”

該研究結果適用于新型液流電池正極材料。桑迪亞國家實驗室團隊的下一步是為液流電池的陽極尋找類似的材料，研究人員對他們的進展感到鼓舞。

Anderson說：“有三個因素需要同時考慮，而且它們并不總是相關的：粘度、電導率和基本電化學效率。”令人興奮的是，這三個因素都同時適用。這就像在尋找寶藏，但沒有地圖。我們正在創建這張地圖，我們對這種可能性感到非常興奮。"

（編輯/李燕郊）

標簽：發現前途

汽車資訊熱門資訊