迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員設(shè)計(jì)了一類用于電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能的新型熔融鈉電池。發(fā)表在科學(xué)雜志《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》上的一篇論文中分享了新的電池設(shè)計(jì)。

多年來，熔融鈉電池一直用于存儲(chǔ)來自太陽能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)等可再生能源的能量。然而，市售的熔融鈉電池，稱為鈉硫電池，通常在520-660華氏度下運(yùn)行。桑迪亞的新型熔融碘化鈉電池在230華氏度的溫度下運(yùn)行。

該項(xiàng)目的首席研究員LeoSmall說，我們一直在努力將熔融鈉電池的工作溫度降低到盡可能低的水平。隨著電池溫度的降低，整個(gè)級(jí)聯(lián)成本節(jié)約。你可以使用更便宜的材料。電池需要更少的絕緣，連接所有電池的電線可以更細(xì)。

博士后研究員MarthaGross在帶有測試電池的氬手套箱中工作，展示了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的碘化鈉電池。桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的碘化鈉陰極電解液（紫色液體）和一種特殊的陶瓷隔板，使熔融鈉電池能夠在230華氏度（110攝氏度）下運(yùn)行。

然而，他補(bǔ)充說，在550度下工作的電池化學(xué)物質(zhì)在230度下不起作用。允許這種較低工作溫度的主要?jiǎng)?chuàng)新之一是他所謂的陰極電解液的開發(fā)。陰極電解液是兩種鹽的液體混合物，在這種情況下，碘化鈉和氯化鎵。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

制造更好電池的基礎(chǔ)知識(shí)

堿性鉛酸蓄電池，常用作汽車點(diǎn)火電池，有鉛板和二氧化鉛板，中間有硫酸電解液。當(dāng)電池釋放能量時(shí)，鉛板與硫酸反應(yīng)形成硫酸鉛和電子。這些電子啟動(dòng)汽車并返回電池的另一側(cè)，在那里二氧化鉛板使用電子和硫酸形成硫酸鉛和水。一直在工作的材料科學(xué)家ErikSpoerke表示，對于新型熔融鈉電池，鉛板由液態(tài)金屬鈉代替，二氧化鉛板由碘化鈉和少量氯化鎵的液體混合物代替。在熔融鈉電池上已有十多年的歷史。

當(dāng)新電池釋放能量時(shí)，鈉金屬會(huì)產(chǎn)生鈉離子和電子。另一方面，電子將碘轉(zhuǎn)化為碘離子。鈉離子穿過分離器到達(dá)另一側(cè)，在那里它們與碘離子反應(yīng)形成熔融碘化鈉鹽。電池的中間不是硫酸電解液，而是一個(gè)特殊的陶瓷隔板，只允許鈉離子從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)，沒有別的。

在我們的系統(tǒng)中，與鋰離子電池不同，兩側(cè)的一切都是液體，斯波爾克說，這意味著我們不必處理經(jīng)歷復(fù)雜相變或分解的材料等問題；它都是液體?；旧?，這些液體電池不像許多其他電池那樣具有有限的壽命。

事實(shí)上，商用熔融鈉電池的使用壽命為10-15年，明顯長于標(biāo)準(zhǔn)鉛酸電池或鋰離子電池。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

更安全的長效電池

Sandia的小型實(shí)驗(yàn)室規(guī)模碘化鈉電池在烤箱中進(jìn)行了八個(gè)月的測試。MarthaGross是一名博士后研究員，過去兩年一直從事實(shí)驗(yàn)室測試工作，在這八個(gè)月內(nèi)對電池進(jìn)行了400多次充電和放電實(shí)驗(yàn)。

她說，由于冠狀病毒大流行，他們不得不暫停實(shí)驗(yàn)一個(gè)月，讓熔融鈉和陰極電解液冷卻至室溫并凍結(jié)。Gross很高興在加熱電池后，它仍然可以工作。

這意味著，如果發(fā)生大規(guī)模的能源中斷，就像2月份在德克薩斯州發(fā)生的那樣，可以使用碘化鈉電池，然后讓其冷卻直至凍結(jié)。Spoerke補(bǔ)充說，一旦中斷結(jié)束，它們就可以預(yù)熱、充電并恢復(fù)正常運(yùn)行，而無需漫長或昂貴的啟動(dòng)過程，也不會(huì)降低電池的內(nèi)部化學(xué)性質(zhì)。

碘化鈉電池也更安全。Spoerke說，當(dāng)電池內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，鋰離子電池會(huì)著火，導(dǎo)致電池失控過熱。我們已經(jīng)證明，我們的電池化學(xué)不會(huì)發(fā)生這種情況。我們的電池，如果你拿陶瓷分離器取出，讓金屬鈉與鹽混合，什么也沒有發(fā)生。當(dāng)然，電池停止工作，但沒有劇烈的化學(xué)反應(yīng)或火災(zāi)。

斯莫爾補(bǔ)充說，如果外界的火焰吞沒了碘化鈉電池，電池很可能會(huì)破裂并發(fā)生故障，但它不應(yīng)該助長火勢或引起鈉火災(zāi)。

此外，在3.6伏特時(shí)，新型碘化鈉電池的工作電壓比商用熔融鈉電池高40%。這種電壓導(dǎo)致更高的能量密度，這意味著用這種化學(xué)物質(zhì)制成的潛在未來電池將需要更少的電池，電池之間的連接更少，并且存儲(chǔ)相同電量的整體單位成本更低，斯莫爾說。

格羅斯補(bǔ)充說，由于我們在本文中報(bào)告了新的陰極電解液，我們對可能將多少能量塞入系統(tǒng)感到非常興奮。熔融鈉電池已經(jīng)存在了幾十年，它們遍布全球，但從來沒有人談?wù)撨^它們。因此，能夠降低溫度并返回一些數(shù)字并說，'這真的，真的可行的系統(tǒng)'非常整潔。

鈉碘電池的未來

Small說，鈉碘電池項(xiàng)目的下一步是繼續(xù)調(diào)整和改進(jìn)陰極電解液的化學(xué)成分，以取代氯化鎵成分。氯化鎵非常昂貴，比食鹽貴100多倍。

Spoerke補(bǔ)充說，該團(tuán)隊(duì)還在進(jìn)行各種工程調(diào)整，以使電池更快、更充分地充電和放電。先前確定的一種加速電池充電的改進(jìn)是在陶瓷隔板的熔融鈉側(cè)涂上一層薄薄的錫。

Spoerke補(bǔ)充說，將碘化鈉電池推向市場可能需要5到10年的時(shí)間，剩下的大部分挑戰(zhàn)是商業(yè)化挑戰(zhàn)，而不是技術(shù)挑戰(zhàn)。

這是低溫熔融鈉電池長期穩(wěn)定循環(huán)的首次示范，Spoerke說，我們組合在一起的神奇之處在于，我們已經(jīng)確定了鹽化學(xué)和電化學(xué)，使我們能夠在230華氏度下有效運(yùn)行。這種低溫碘化鈉配置是對它意味著什么的一種重新發(fā)明熔融鈉電池。

新鈉電池的開發(fā)得到了能源部電力儲(chǔ)能項(xiàng)目辦公室的支持。