聚合物讓電池壽命延長(zhǎng)12倍？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-14 23:54
點(diǎn)擊量：次
近日，美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的研究人員在《電池和超級(jí)電容器》雜志上發(fā)表一項(xiàng)研究，闡述了一種更高效、更可靠的鉀氧電池，這可能是解決電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的關(guān)鍵一步。
這項(xiàng)研究圍繞電池的陰極結(jié)構(gòu)展開(kāi)，陰極將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量?jī)?chǔ)存在金屬氧或者金屬空氣電池中。研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)更便宜、更高效的能源儲(chǔ)存，使太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源成為電網(wǎng)更可行的選擇。
壽命制約電池進(jìn)一步應(yīng)用
“如果你想為電網(wǎng)選擇一個(gè)完全可再生的能源來(lái)源，那么你需要經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能裝置，可以儲(chǔ)存多余的電力。當(dāng)你不需要電力時(shí)，還可以將多余的電輸送出去。”研究的合著者、俄亥俄州立大學(xué)機(jī)械和航天工程教授圣代桑說(shuō)，“這樣的技術(shù)是關(guān)鍵，因?yàn)樗鼙阋耍皇褂萌魏瓮鈦?lái)材料，而且可以在任何地方制造，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。”
為了使可再生能源成為地區(qū)電網(wǎng)的可靠電源，需要儲(chǔ)能設(shè)施來(lái)收集它們產(chǎn)生的多余電力。世界各地的公司、科學(xué)家和政府都在研究?jī)?chǔ)能解決方案，從鋰離子電池(許多電動(dòng)汽車使用更大的版本)到巨型電池(使用金屬釩制造的大型箱式商店大小)。
自2013年鉀氧電池問(wèn)世以來(lái)，一直是一種潛在的能源儲(chǔ)存替代品。研究表明，這種電池比鋰氧電池更有效率，儲(chǔ)存的能量是現(xiàn)有鋰離子電池的兩倍。但是，鉀氧電池尚未被廣泛用于能源儲(chǔ)存的主要原因是，它們還沒(méi)有足夠的壽命來(lái)節(jié)省成本。
當(dāng)研究小組試圖制造出一種可行的鉀氧電池時(shí)，他們遇到了一個(gè)障礙：電池每次充電后都會(huì)退化，無(wú)法持續(xù)5~10個(gè)充電周期，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能使電池成為一種經(jīng)濟(jì)有效的儲(chǔ)能解決方案。這種退化是因?yàn)檠鯕鉂B入電池的陽(yáng)極，導(dǎo)致陽(yáng)極擊穿，使電池本身無(wú)法再充電。
聚合物讓電池壽命延長(zhǎng)12倍
圣德里森實(shí)驗(yàn)室的博士研究生保羅·吉爾摩開(kāi)始將聚合物加入陰極，嘗試是否能保護(hù)陽(yáng)極避免受到氧氣的傷害。他認(rèn)為，如果找到一種方法做到這一點(diǎn)，將延長(zhǎng)鉀氧電池的壽命。結(jié)果證明他是對(duì)的：研究小組意識(shí)到聚合物的膨脹對(duì)其性能起著至關(guān)重要的作用。
這種設(shè)計(jì)有點(diǎn)像人的肺：空氣通過(guò)纖維狀的碳層進(jìn)入電池，然后遇到多孔性稍差的第二層，最后到達(dá)第三層──幾乎沒(méi)有多孔性。第三層由導(dǎo)電聚合物制成，允許鉀離子穿過(guò)陰極，但限制了分子氧進(jìn)入陽(yáng)極。這種設(shè)計(jì)意味著電池至少可以充電125次──這使得鉀氧電池的壽命比以前使用低成本電解質(zhì)時(shí)延長(zhǎng)了12倍以上。
雖然研究小組還沒(méi)有證明電池可以按照電網(wǎng)儲(chǔ)能所需的規(guī)模生產(chǎn)，但它確實(shí)顯示了潛力。吉爾摩說(shuō)：“氧電池具有更高的能量密度，這意味著它們可以提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和便攜式電子設(shè)備的電池壽命。但在鉀氧電池適用于這些應(yīng)用之前，還必須克服其他挑戰(zhàn)。”
研究人員估計(jì)，鉀氧電池的成本為每千瓦時(shí)44美元。
6月19日下午，瓜州縣委副書記、縣長(zhǎng)王晉婷在瓜州縣布隆吉鄉(xiāng)雙塔光伏園區(qū)，調(diào)研瓜州60MW/240MWH儲(chǔ)能項(xiàng)目示范工程建設(shè)情況。
王晉婷實(shí)地考察了項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)展情況，詳細(xì)了解了項(xiàng)目規(guī)劃及發(fā)展前景，詢問(wèn)了項(xiàng)目建設(shè)中所面臨的困難和問(wèn)題。王晉婷希望項(xiàng)目建設(shè)單位盯準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)、定好措施、定實(shí)責(zé)任，搶時(shí)間、抓進(jìn)度，嚴(yán)把安全質(zhì)量關(guān)，推動(dòng)項(xiàng)目早建成、早投產(chǎn)、早見(jiàn)效。
王晉婷要求相關(guān)部門要切實(shí)增強(qiáng)服務(wù)意識(shí)，發(fā)揮好“店小二”精神，加強(qiáng)與企業(yè)的溝通銜接，全力為項(xiàng)目建設(shè)提供全方位、全過(guò)程、全天候的“保姆式”服務(wù)，及時(shí)解決項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中遇到的困難。
據(jù)了解該項(xiàng)目占地面積36550平方米，總投資4.01億元，包含儲(chǔ)能集裝箱99臺(tái)，35KV箱變16臺(tái)，及一座110KV升壓站，是目前國(guó)內(nèi)最大的單體儲(chǔ)能電站。項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)后，每年可減少盈余電力3%左右，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)8000KW/H左右，將有效解決瓜州“棄風(fēng)”、“棄光”限電問(wèn)題。
這項(xiàng)研究圍繞電池的陰極結(jié)構(gòu)展開(kāi)，陰極將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量?jī)?chǔ)存在金屬氧或者金屬空氣電池中。研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)更便宜、更高效的能源儲(chǔ)存，使太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源成為電網(wǎng)更可行的選擇。
壽命制約電池進(jìn)一步應(yīng)用
“如果你想為電網(wǎng)選擇一個(gè)完全可再生的能源來(lái)源，那么你需要經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能裝置，可以儲(chǔ)存多余的電力。當(dāng)你不需要電力時(shí)，還可以將多余的電輸送出去。”研究的合著者、俄亥俄州立大學(xué)機(jī)械和航天工程教授圣代桑說(shuō)，“這樣的技術(shù)是關(guān)鍵，因?yàn)樗鼙阋耍皇褂萌魏瓮鈦?lái)材料，而且可以在任何地方制造，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。”
為了使可再生能源成為地區(qū)電網(wǎng)的可靠電源，需要儲(chǔ)能設(shè)施來(lái)收集它們產(chǎn)生的多余電力。世界各地的公司、科學(xué)家和政府都在研究?jī)?chǔ)能解決方案，從鋰離子電池(許多電動(dòng)汽車使用更大的版本)到巨型電池(使用金屬釩制造的大型箱式商店大小)。
自2013年鉀氧電池問(wèn)世以來(lái)，一直是一種潛在的能源儲(chǔ)存替代品。研究表明，這種電池比鋰氧電池更有效率，儲(chǔ)存的能量是現(xiàn)有鋰離子電池的兩倍。但是，鉀氧電池尚未被廣泛用于能源儲(chǔ)存的主要原因是，它們還沒(méi)有足夠的壽命來(lái)節(jié)省成本。
當(dāng)研究小組試圖制造出一種可行的鉀氧電池時(shí)，他們遇到了一個(gè)障礙：電池每次充電后都會(huì)退化，無(wú)法持續(xù)5~10個(gè)充電周期，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能使電池成為一種經(jīng)濟(jì)有效的儲(chǔ)能解決方案。這種退化是因?yàn)檠鯕鉂B入電池的陽(yáng)極，導(dǎo)致陽(yáng)極擊穿，使電池本身無(wú)法再充電。
聚合物讓電池壽命延長(zhǎng)12倍
圣德里森實(shí)驗(yàn)室的博士研究生保羅·吉爾摩開(kāi)始將聚合物加入陰極，嘗試是否能保護(hù)陽(yáng)極避免受到氧氣的傷害。他認(rèn)為，如果找到一種方法做到這一點(diǎn)，將延長(zhǎng)鉀氧電池的壽命。結(jié)果證明他是對(duì)的：研究小組意識(shí)到聚合物的膨脹對(duì)其性能起著至關(guān)重要的作用。
這種設(shè)計(jì)有點(diǎn)像人的肺：空氣通過(guò)纖維狀的碳層進(jìn)入電池，然后遇到多孔性稍差的第二層，最后到達(dá)第三層──幾乎沒(méi)有多孔性。第三層由導(dǎo)電聚合物制成，允許鉀離子穿過(guò)陰極，但限制了分子氧進(jìn)入陽(yáng)極。這種設(shè)計(jì)意味著電池至少可以充電125次──這使得鉀氧電池的壽命比以前使用低成本電解質(zhì)時(shí)延長(zhǎng)了12倍以上。
雖然研究小組還沒(méi)有證明電池可以按照電網(wǎng)儲(chǔ)能所需的規(guī)模生產(chǎn)，但它確實(shí)顯示了潛力。吉爾摩說(shuō)：“氧電池具有更高的能量密度，這意味著它們可以提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和便攜式電子設(shè)備的電池壽命。但在鉀氧電池適用于這些應(yīng)用之前，還必須克服其他挑戰(zhàn)。”
研究人員估計(jì)，鉀氧電池的成本為每千瓦時(shí)44美元。
6月19日下午，瓜州縣委副書記、縣長(zhǎng)王晉婷在瓜州縣布隆吉鄉(xiāng)雙塔光伏園區(qū)，調(diào)研瓜州60MW/240MWH儲(chǔ)能項(xiàng)目示范工程建設(shè)情況。
王晉婷實(shí)地考察了項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)展情況，詳細(xì)了解了項(xiàng)目規(guī)劃及發(fā)展前景，詢問(wèn)了項(xiàng)目建設(shè)中所面臨的困難和問(wèn)題。王晉婷希望項(xiàng)目建設(shè)單位盯準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)、定好措施、定實(shí)責(zé)任，搶時(shí)間、抓進(jìn)度，嚴(yán)把安全質(zhì)量關(guān)，推動(dòng)項(xiàng)目早建成、早投產(chǎn)、早見(jiàn)效。
王晉婷要求相關(guān)部門要切實(shí)增強(qiáng)服務(wù)意識(shí)，發(fā)揮好“店小二”精神，加強(qiáng)與企業(yè)的溝通銜接，全力為項(xiàng)目建設(shè)提供全方位、全過(guò)程、全天候的“保姆式”服務(wù)，及時(shí)解決項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中遇到的困難。
據(jù)了解該項(xiàng)目占地面積36550平方米，總投資4.01億元，包含儲(chǔ)能集裝箱99臺(tái)，35KV箱變16臺(tái)，及一座110KV升壓站，是目前國(guó)內(nèi)最大的單體儲(chǔ)能電站。項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)后，每年可減少盈余電力3%左右，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)8000KW/H左右，將有效解決瓜州“棄風(fēng)”、“棄光”限電問(wèn)題。
