科學家研發出生態友好和低成本的鈉硫電池擁有4倍於鋰離子的容量
一個著眼於下一代能源存儲解決方案的國際科學家團隊展示了一種生態友好和低成本的電池,它具有一些令人興奮的潛力。該小組的新型鈉硫電池設計與典型的鋰離子電池相比,能量容量增加了四倍,是未來電網規模能源存儲的一項有前途的技術。
該團隊的創造屬於被稱為熔鹽電池的一類電池,它以各種形式存在了大約50年。隨著對可再生能源的重視程度不斷提高,科學家們看好熔鹽電池儲存能源的潛力,因為它們相對便宜,而且依賴普遍可用的材料。
理論上,這可以看到它們被建造在儲存大量可再生能源所需的更大規模上。這些電池的典型版本依賴於鈉硫化學,並在高溫下保持其電極,以使電解質處於液體熔融狀態。中國和澳大利亞的科學家已經合作開發了他們自己的版本,他們說這在室溫下的性能得到了極大的改善。
悉尼大學的首席研究員趙慎龍博士說:”當太陽不在,微風不在的時候,我們需要高質量的存儲解決方案,這些解決方案不需要花費地球的成本,而且在地方或區域層面上容易獲得。我們希望通過提供一種降低成本的技術,可以更快達到清潔能源的水平。”
趙和他的同事們著手解決目前鈉硫電池的幾個缺點,即壽命週期短和容量有限,這阻礙了它們在商業應用中的實用性。該團隊的設計利用了碳基電極和一種被稱為熱解的熱降解過程來改變硫和鈉之間的反應。
其結果是鈉硫電池在室溫下具有1017mAh g-1的高容量,該團隊指出這大約是鋰離子電池的4倍。重要的是,該電池表現出良好的穩定性,並在1000次循環後保留了大約一半的容量,在該團隊的論文中被描述為”史無前例”。
趙博士說:”我們的鈉電池有可能大大降低成本,同時提供四倍的存儲容量。這是可再生能源發展的一個重大突破,雖然從長遠來看降低了成本,但在進入實用領域方面有幾個財務障礙”。
在實驗室測試中展示了鈕扣電池的技術後,研究人員現在正在研究袋式電池(指的是沒有剛性外殼,並使用密封的柔性箔紙作為電池容器)版本,因為他們在尋找商業使用的途徑。
趙說:”這可能不言而喻,但我們能夠越快地實現脫碳–我們就越有機會遏制變暖。利用像鈉這樣的豐富資源製造的存儲解決方案–可以從海水中加工出來–也有可能更廣泛地保證更大的能源安全,並允許更多國家加入到去碳化的轉變中。”
該研究發表在《先進材料》雜誌上。