| 2022年6月25日 |
鹽和電池——打破了能量存儲的限製 |
| （Nanowerk新聞電池是我們綠色能源未來的重要組成部分，但也是不完美的。 |
| 未來，我們的大部分能源將來自可再生能源，如太陽能和風能。但有時風不刮，太陽不亮。為了平衡供應，我們需要儲存可再生能源產生的剩餘電力，直到我們準備使用它。一個重要的方法就是使用更好的電池。如果我們要為設想中的電動汽車和移動設備提供動力，我們還需要大量的電池。 |
| 問題是，即使是最好的電池也有問題。一個大的症結是鋰離子電池使用鋰作為關鍵組件。這是作為鹽開采的。歐洲目前沒有大量的外彙儲備，因此隻依賴於從澳大利亞和智利等少數國家的進口。此外，鋰電池價格昂貴，存儲容量有限，反複充電後性能下降。 |
| 如果我們想讓它們變得更好，首先我們需要了解它們是如何工作的。傳統的鋰離子電池有三個關鍵部件。電極由兩種固體組成——陽極和陰極——以及一種液體組成——電解液。當電池放電時，電子會從陽極流向陰極，為與電池相連的任何設備供電。鋰離子通過電解液擴散，被陰極的負電荷吸引。當電池充電時，這是反向的。 |
能量密度 |
| 整個過程是一個可逆的電化學反應。這個基本的過程有許多不同的味道，涉及不同種類的化學物質和離子。正在探索的一個特殊選項ASTRABAT項目就是把液體電解質變成固體或凝膠。理論上，這些固態電池具有更高的能量密度，這意味著它們可以為設備提供更長時間的電力。它們也應該更安全、更快地製造，因為與典型的鋰離子電池不同，它們不使用易燃的液體電解質。 |
| 位於法國格勒諾布爾的原子能和替代能源委員會(CEA)的電化學博士索菲·梅利(Sophie Mailley)是ASTRABAT項目的協調員。她解釋說，鋰基固態電池已經存在。但這種電池使用凝膠作為電解質，隻有在60攝氏度左右的溫度下才能正常工作，這意味著它們不適合許多應用。梅利博士說:“很明顯，我們需要在這個領域進行創新，才能麵對氣候變化的問題。” |
| 她和她的合作夥伴團隊一直致力於完善一種更好的固態鋰電池的配方。這項工作包括查看電池的各種候選組件，並找出最適合搭配的組件。Mailley博士說，他們現在已經找到了合適的組件，並正在研究擴大電池生產規模的方法。 |
| 她和她的團隊接下來計劃研究的一個問題是，與典型的鋰離子電池相比，從固態電池中回收鋰和其他元素是否更容易。如果是這樣，這可能會增加鋰的循環利用，並減少對進口的依賴。 |
| Mailley博士估計，如果研究進展順利，像ASTRABAT正在研究的這種固態鋰電池可能會在2030年左右進入電動汽車的商業用途。“我不知道這些固態電池是否會成為下一個重要的電池創新，”Mailley博士說。“還有很多其他可能的解決方案，比如使用錳或鈉(而不是鋰)。”這些可能行得通。但我們需要繼續投資研究，以驗證下一代電池的有效性。 |
帶正電的 |
| 當涉及到儲存能量以平穩供應電網的目的，電池需要可靠和高容量，這意味著昂貴。稀缺的鋰並不是最好的選擇。相反,HIGREEW項目正在研究另一種不同的電池，被稱為氧化還原流電池。 |
| 氧化還原液流電池的主要成分是兩種液體，一種帶正電，一種帶負電。當電池使用時，它們被泵入一個被稱為電池棧的房間，在那裏它們被一層可滲透膜隔開並交換電子——產生電流。 |
| 該項目的協調員是來自CIC energiGUNE研究中心的化學家Eduardo Sanchez博士，該研究中心位於西班牙畢爾巴鄂附近。他解釋說，世界各地已經有大量大規模的氧化還原液流電池投入使用，它們的設計是穩定的，壽命約為20年。但這些現有的電池使用的是溶於硫酸的釩，這是一個有毒和腐蝕性的過程。安全要求意味著這些電池必須以巨大的成本製造。 |
| “釩有很多優點——它便宜而且穩定，”桑切斯博士說。但如果這些電池中有一個泄漏了，那就不好了。你必須把坦克設計得非常耐用。” |
更少的有毒 |
| HIGREEW項目正計劃製造一種氧化還原流電池，這種電池使用的材料毒性要小得多，比如儲存碳基離子的水中鹽溶液。桑切斯和他的同事們一直致力於開發這種電池的最佳配方，篩選多種不同的鹽和化學溶液的組合。他們現在已經列出了幾個性能良好的原型，並正在努力擴大它們的規模。 |
| CIC energiGUNE中心正在研製一個巨大的原型電池。桑切斯博士說:“我們必須確保它們在大範圍內保持良好的表現。” |
| 他的團隊也一直在研究一種方法，將市麵上可用的電池膜材料浸入水中，從而對其進行化學改變，使其使用壽命更長。 |
| 桑切斯博士認為氧化還原液流電池前景光明。“我想說的是，在歐洲，有很多公司都在研究流體電池。他預測，在未來幾年，生產氧化還原液流電池可能會給歐洲帶來大量的就業機會。 |
