電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
據外媒報道，瑞典的科學家正在致力開發可以存儲可再生能源的有機質子電池，這種電池的儲能性能甚至令研究人員感到驚愕。研究人員表示，這種電池可以筆直連接太陽能發電設施快速充電，并且可以承受高達-24℃的低溫而不會損失容量。
而分解人員表示，這種儲能電池進入市場的道路依然漫長，但是與鉛酸蓄電池和鋰電池面對的危險廢物處置挑戰相比，該電池處置起來更容易，這也可以在迅速發展的儲能市場中供應競爭優點。到2035年，全球儲能系統的年收入預計將上升到5460億美元，年部署量為3046GWh。
加州儲能聯盟執行董事AlexMorris說：“這種電池在處置廢物具有一定的優點，特別是倘若總體成本較低時，這種優點就會體現出來。”
國際電池創新聯盟經理MatthewRaiford說，全球儲能市場發展如此之快，以至于要跨技術進行創新。他說，該聯盟資助鉛酸蓄電池研究，并對這種有機電池的推出表示歡迎。一旦有機電池技術發展成熟，鋰、鉛、鋅以及有機電池等多種電池技術為用戶供應更多的選擇。”
驚人的抗寒能力
新的有機質子電池是由ChristianStrietzel領導的團隊在瑞典烏普薩拉大學開發的，該團隊研究和開發該項目花費了兩年多的時間。其開發結果于今年春季發表在《AngewandteChemie》科學期刊上。
研究小組使用了天然存在的醌（可以人工合成或在細菌、真菌和某些高級植物中發現），將其置于酸性電解質水溶液中。在以往的研究中，研究人員已經開發出采用有機材料的電池，但其小分子往往更容易溶解到電解液中，從而使電池的長期穩定性降低。
目前，鉛酸蓄電池和鋰電池主導著全球市場。傳統的鉛酸蓄電池廣泛用于汽車和工業環境，而鋰電池則占全球電池儲能市場的90％以上。
鉛酸蓄電池可以在較低的溫度下工作，這為瑞典研究團隊供應了一些靈感，但是鉛酸蓄電池的環境溫度從20℃降到-20℃時，其放電能力將會減少一半。
Strietzel表示，這種有機質子電池令人詫異的是，即使在遠低于冰點的溫度下也能保持穩定運行。他說：“我們知道低溫關于電池性能出現一定影響。令人驚愕的是，這種電池的放電能力并沒有受到影響，因此可以部署在常年溫度較低的使用場合。”
鋰電池要充電控制器來管理充電。Strietzel說，這種有機質子電池可以筆直從太陽能發電設施充電，而無需采用其他電子設備。他說：“用戶可以白天采用太陽能發電設施的電力，晚上直流采用電池儲能系統供應的電力。”
這種電池的能量密度可與鉛酸蓄電池相媲美，研究人員說，這種電池由于相對較重，關于汽車而言并不是理想的選擇，但可以很好使用在電網的儲能系統、小型傳感器和智能家居使用場合。
研究人中員還計劃使用3D打印技術加工這種類池。這樣有機質子電池可以具有各種形狀。
有機質子電池的工作壽命有待觀察
這種有機質子電池的潛在壽命還有待觀察。瑞典團隊的電池原型可以快速充電500次以上而不會降低其效率，但是這個數量遠低于其他電池。
鋰電池的循環壽命（可以充電和放電的次數）為2,500次至4,000次。鉛酸蓄電池的循環壽命為1,000至5,000次。國際電池創新聯盟最近推動了提高其效率的研究，希望使其成為一種可以支持可再生能源發電設施的更加經濟的儲能技術。
另一個關鍵問題是要怎么樣經濟地加工這種電池。有機電池不要采用礦物質，這可能會供應市場優點。美國鉛礦豐富，可以在量加工鉛酸蓄電池，而鋰離子材料緊要來自從我國和其他國家。
隨著能源行業對電網規模電池儲能系統的安全性需求，包括報廢解決在內的安全問題也困擾著鋰電池。無毒的有機電池可以戒備這些問題。
Strietzel表示，雖然醌能夠以較低的成本合成加工，但化學工業中至關緊要的規模經濟可以使有機質子電池更具商業化加工的可行性。他說：“這些有機成分既豐富又廉價，但將它們組合起來并不簡單。我們正在尋求一些合作伙伴，以使這種電池實現商業化加工，并使其成本更低。”
他說：“關于有機電池而言，緊要障礙之一是要確保使用簡化且實用的合成技術。而如今無論采用的是哪種電池，采用礦物的無機電池都將面對環保挑戰，而有機電池則可以有效應對這些挑戰。”
瑞典研發團隊開發有效存儲可再生能源的有機質子電池
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