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桑迪亚研究人员开发新型电网级储能电池

作者:DAVID WAGMAN 来源:pvmagC 发布时间:2021-08-12 浏览:
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新型电池的工作温度为230华氏度,研究人员称这将开启“一系列成本节约”,从原料价格更便宜到绝缘材料用量减少不等。

美国能源部桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)的研究人员设计了一款用于电网级储能的新型熔融钠电池。

熔融钠电池储存可再生能源。但是,商用的钠硫电池通常在520-660华氏度下工作,而桑迪亚的新型熔融碘化钠电池的工作温度为230华氏度。

研究人员称,电池工作温度降低会带来“一系列成本节约”,例如可以使用价格更实惠的原料,减少电池绝缘材料用量并使用较薄的电线来连接电池。

但是,在550度下工作的电池化学物质在230度下不起作用。为了实现工作温度的降低,其中一项研发创新成果就是一种阴极电解液,即两种盐的液体混合物,此处指碘化钠和氯化镓。

工作原理

通常用作汽车点火电池的碱性铅酸蓄电池由铅板和二氧化铅板组成,两板之间是硫酸电解液。当电池释放能量时,铅板与硫酸发生反应,产生硫酸铅和电子。这些电子启动汽车并回到电池的另一端,在这里二氧化铅极板利用这些电子和硫酸生成硫酸铅和水。

新型熔融钠电池使用液态金属钠代替铅板,并用碘化钠和少量氯化镓的液态混合物取代二氧化铅板。

当新型电池释放能量时,钠金属产生钠离子和电子。另一方面,电子将碘变为碘离子。钠离子通过分离器移动到另一侧,并在那里与碘离子反应生成熔融碘化钠盐。

新型电池的中间则采用一种特殊的陶瓷分离器来取代硫酸电解液。这种分离器只允许钠离子通过。

据研究人员透露,与锂离子电池不同,新型电池的两侧都是液体,由此消除了材料经历复杂相变或分解的问题,也意味着液体电池的寿命不会像其他电池那样有限。

能量密度

研究人员还表示,在3.6伏的电压下,这款新型碘化钠电池的工作电压比商用熔融钠电池高出40%。这会导致能量密度更高,从而意味着未来使用这种化学物质制成的电池可能只需更少的电池,电池之间的连接更少且储存相同电量的总体单位成本更低。

Small表示,碘化钠电池项目的下一步是继续调整和完善阴极电解液化学物质,以取代氯化镓成分。氯化镓价格很贵,相当于精制食盐的100倍不止。

研究团队还在进行工程调整,以使电池能够更快,更充分地充放电。先前确定的一种加速电池充电的改进方法是在陶瓷分离器的熔融钠侧涂上一层薄薄的锡。

研究人员表示,碘化钠电池可能需要5到10年的时间才能上市,且接下来主要面临商业化而不是技术方面的挑战。

这款新型钠电池的开发已得到美国能源部电力储能项目办公室的支持。

作者:DAVID WAGMAN

出品:pv magazine group

关键字:电网级储能电池

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