桑迪亞研究人員開發(fā)新型電網(wǎng)級儲能電池

美國能源部桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）的研究人員設(shè)計了一款用于電網(wǎng)級儲能的新型熔融鈉電池。

熔融鈉電池儲存可再生能源。但是，商用的鈉硫電池通常在520-660華氏度下工作，而桑迪亞的新型熔融碘化鈉電池的工作溫度為230華氏度。

研究人員稱，電池工作溫度降低會帶來“一系列成本節(jié)約”，例如可以使用價格更實惠的原料、減少電池絕緣材料用量并使用較薄的電線來連接電池。

但是，在550度下工作的電池化學(xué)物質(zhì)在230度下不起作用。為了實現(xiàn)工作溫度的降低，其中一項研發(fā)創(chuàng)新成果就是一種陰極電解液，即兩種鹽的液體混合物，此處指碘化鈉和氯化鎵。

工作原理

通常用作汽車點火電池的堿性鉛酸蓄電池由鉛板和二氧化鉛板組成，兩板之間是硫酸電解液。當(dāng)電池釋放能量時，鉛板與硫酸發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生硫酸鉛和電子。這些電子啟動汽車并回到電池的另一端，在這里二氧化鉛極板利用這些電子和硫酸生成硫酸鉛和水。

新型熔融鈉電池使用液態(tài)金屬鈉代替鉛板，并用碘化鈉和少量氯化鎵的液態(tài)混合物取代二氧化鉛板。

當(dāng)新型電池釋放能量時，鈉金屬產(chǎn)生鈉離子和電子。另一方面，電子將碘變?yōu)榈怆x子。鈉離子通過分離器移動到另一側(cè)，并在那里與碘離子反應(yīng)生成熔融碘化鈉鹽。

新型電池的中間則采用一種特殊的陶瓷分離器來取代硫酸電解液。這種分離器只允許鈉離子通過。

據(jù)研究人員透露，與鋰離子電池不同，新型電池的兩側(cè)都是液體，由此消除了材料經(jīng)歷復(fù)雜相變或分解的問題，也意味著液體電池的壽命不會像其他電池那樣有限。

能量密度

研究人員還表示，在3.6伏的電壓下，這款新型碘化鈉電池的工作電壓比商用熔融鈉電池高出40%。這會導(dǎo)致能量密度更高，從而意味著未來使用這種化學(xué)物質(zhì)制成的電池可能只需更少的電池、電池之間的連接更少且儲存相同電量的總體單位成本更低。

Small表示，碘化鈉電池項目的下一步是繼續(xù)調(diào)整和完善陰極電解液化學(xué)物質(zhì)，以取代氯化鎵成分。氯化鎵價格很貴，相當(dāng)于精制食鹽的100倍不止。

研究團隊還在進行工程調(diào)整，以使電池能夠更快、更充分地充放電。先前確定的一種加速電池充電的改進方法是在陶瓷分離器的熔融鈉側(cè)涂上一層薄薄的錫。

研究人員表示，碘化鈉電池可能需要5到10年的時間才能上市，且接下來主要面臨商業(yè)化而不是技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。

這款新型鈉電池的開發(fā)已得到美國能源部電力儲能項目辦公室的支持。

來源：pv-magazine