由于麻省理工学院和其他机构的研究人员的一项新发现,近五十年前首次发明的一种电池可能会成为储能技术的最前沿。该电池基于由钠和氯化镍制成的电极并使用新型金属网膜,可用于电网规模安装,以制造能够提供可靠的基荷电力的间歇性电源,例如风能和太阳能。
虽然团队使用的基本电池化学基于液体钠电极材料,最初是在1968年描述的,但由于一个显着的缺点,这个概念从未成为实用的方法:它需要使用薄膜来分离其熔化物组件,以及具有该膜所需性能的唯一已知材料是脆性且易碎的陶瓷。这些纸薄膜使电池在实际操作条件下容易损坏,因此除了少数专业工业应用外,该系统从未被广泛实施。
但Sadoway和他的团队采取了不同的方法,意识到该膜的功能可以通过特殊涂层的金属网来实现,这是一种更强大,更灵活的材料,可以经得起工业级存储系统的严格应用。 。
“我认为这是一个突破,”Sadoway说,因为这是五十年来第一次这种类型的电池 - 其优势包括廉价,丰富的原材料,非常安全的操作特性,以及经历多次充放电循环的能力没有退化 - 最终可能变得实用。
虽然一些公司继续生产用于特殊用途的液 - 钠电池,但“由于陶瓷膜的脆弱性,成本保持很高,”John F. Elliott材料化学教授Sadoway说。“没有人真的能够让这个过程发挥作用,”包括GE在放弃该项目之前花了将近10年的时间研究这项技术。
由于Sadoway和他的团队探索了熔融金属电池中不同组件的各种选择,他们对使用铅化合物的测试结果感到惊讶。他说:“我们在试验室内打开了细胞并发现了液滴”,这“必须是熔化铅的液滴”。但是,正如预期的那样,化合物材料“充当电极”而不是充当膜,而是主动参与电池的电化学反应。
“这真的让我们看到了一种完全不同的技术,”他说。膜已经发挥其作用 - 选择性地允许某些分子通过而以完全不同的方式阻挡其他分子 - 使用其电性质而不是基于材料中孔的尺寸的典型机械分选。
最后,在对各种化合物进行试验后,研究小组发现,涂有氮化钛溶液的普通钢网可以完成以前使用的陶瓷膜的所有功能,但没有脆性和脆性。结果可以使整个系列的廉价和耐用材料适用于大型可充电电池。
他说,新型膜的使用可以应用于各种熔融电极电池化学,并为电池设计开辟了新的途径。“你可以制造一种钠硫型电池或钠/氯化镍电池,而不需要使用易碎的脆性陶瓷 - 这会改变一切,”他说。
Sadoway说,这项工作可以使廉价电池足够大,可以制造出适用于电网规模存储的间歇性可再生电源,同样的基础技术也可以用于其他应用,例如某些金属生产。
Sadoway警告说,这种电池不适合某些主要用途,如汽车或手机。他们的优势在于大型固定安装,其中成本是最重要的,但尺寸和重量不是,例如公用事业规模的负载均衡。在这些应用中,廉价的电池技术可能使更多百分比的间歇性可再生能源取代基本负荷,始终可用的电源,现在由化石燃料主导。