2014年8月4日
太阳能,风能和其他可再生能源也可以组成一个更大的部分的电力消耗美国如果能够建立更好的电池来存储多云的间歇性能源,无风的日子。现在一种新材料可以允许更多的实用工具来存储大量的可再生能源,使国家的电力系统更加可靠和有弹性。
太平洋西北国家实验室材料科学家Xiaochuan Lu在手套箱组装sodium-beta电池。他和他的同事们已经开发出一种新的液态金属合金电极,允许sodium-beta电池操作温度显著降低,使电池持续时间更长,有助于简化生产流程,降低意外火灾的风险。
自然通讯在今天发表的一篇论文描述了一种液态金属合金制成的电极,使sodium-beta电池操作温度明显降低。新电极使sodium-beta电池持续时间更长,帮助简化生产流程,降低意外火灾的风险。
”运行在较低温度下sodium-beta电池可以产生很大的影响,可能使电池能够储存更多的可再生能源,加强电网”的材料科学家Xiaochuan Lu说能源部的太平洋西北国家实验室。
能源储存的必要性,但挑战仍然存在
超过300兆瓦的大型货物集装箱sodium-beta电池运行在美国,日本和欧洲,根据杜邦能源咨询。他们经常行存储电能的太阳能电池板和风力涡轮机。
但是他们的广泛使用是有限的,因为他们的高操作温度,达到350摄氏度,或三倍水的沸点。如此高的操作温度要求sodium-beta电池使用更昂贵的材料和寿命缩短他们的操作。太平洋西北国家实验室的研究人员着手减少电池的工作温度,知道可以提高电池效率,持续时间更长。
的传统设计sodium-beta电池由两个电极组成的固态膜由β氧化铝陶瓷材料。主要有两种类型的sodium-beta电池,基于对正极材料:那些使用硫被称为硫化钠,而那些使用氯化镍被称为ZEBRA电池。当发电电子电池的电极之间流动。
降低电池的工作温度产生其他一些技术挑战。其中的关键是让消极的钠电极完全外套,或“湿”陶瓷电解质。熔融钠抗拒覆盖β氧化铝表面低于400摄氏度,导致钠蜷缩在水中就像一滴油,使电池效率更低。几十年来,研究人员一直试图克服这个通过应用不同的涂料膜。
新电极提供了不同的看法
鲁和他的太平洋西北国家实验室的同事们一个完全不同的方法润湿性问题:修改负电极。实验用,而不是使用纯钠,钠合金,或与其他金属钠混合。团队确定液体sodium-cesium合金扩散β氧化铝膜。
太平洋西北国家实验室的新电极材料能使电池在低温下操作。代替传统的350摄氏度sodium-beta电池操作,测试电池与新电极工作在150度,装机容量420毫安时每克,匹配的传统设计的能力。
电池与新合金电极也保留更多的原始能量存储能力。100年之后充电和放电周期,测试电池用电的电极维护初始容量的97%左右,而电池与传统,sodium-only电极保持70%,60周期。
电池工作温度较低也可以使用更便宜的材料,如聚合物——这将融化在350摄氏度——为其外部套管代替钢铁。使用更便宜和敏感材料也将有助于简化电池的制造过程。这抵消增加的成本与使用铯,这是更昂贵的比钠。
太平洋西北国家实验室的研究团队正在建造更大的电极与一个更大的电池测试,让技术更接近的规模需要储存可再生能源。
来源:http://www.pnl.gov/