從材料結構入手將提高儲能電池能效

隨著頂端技術的不斷革新，人們對電池這種必需品的品質提出了更高的要求。儲能電池要更加安全、更加廉價、配備更大的儲能空間，并且要更高的轉換率、更廣泛的使用環境已成為當今社會的硬性需求。時至今日，全世界的研究人員更多地針對材料結構進行創新，以求提高電池能效。作為我國知名儲能電池范疇的研究專家——李曉春針關于此，多年以來通過自身所學努力研發、改良電池材料，她不但提高了電池的儲能效率，更加強了電池的穩定性，大大提高了儲能電池各方面的使用率，也正因此備受業內外人士的認同與稱贊，其專利成果一種高安全性的磷酸鐵鋰電池更是被多個國家認可并廣泛的使用在多個范疇。

眾所周知，在儲能電池中，電解質的用途是讓電流流過電池。即使是目前相對安全的鋰電池，也是在使用具有易燃性的液態電解質。盡管前段時間的波音787起火事件的原由尚未確定，但也不難讓人聯想到罪魁禍首就是電池。

以往的固態電解質雖然安全性更高，但其導電性很難滿足電池的使用要求。李曉春則通過改變儲能電池的正極材料結構處理了這一難題。她以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子儲能電池，形成不斷電系統UPS，配合太陽能電池作為儲能設備。同時鋰離子儲能電池安全性極高，不含任何對人體有害的重金屬元素。李曉春研發的新型電池還打破了磷酸鐵鋰電池的溫度限制，大大增強了鋰離子儲能電池的耐低溫性能，使其可以在秋冬低溫季節正常使用。此外，為了戒備固態電解質的導電性不如液態電解質，李曉春還將其做得極薄，來彌補差距。

“固態電解質不僅戒備了可燃的缺點，也讓電池可以使用能量更高的電極材料。這樣既可以使儲能總量提高很多，也可以減少電池體積。”李曉春說道。同時，她借此基礎上所研發的一種高安全性的磷酸鐵鋰電池和一種延長鉛酸蓄電池壽命的辦法專利，更被廣泛的運用在各行各業的多個范疇。尤其是在飛機上使用可以更可以節約空間，降低負重，還能極大降低成本。

李曉春解析道，這種電池技術的革新之處在于，它處理了電池使用壽命、效能的問題。傳統固態電池在充放電時，兩者間的長時間交互用途會出現一層無用材料。這塊無用材料就好比一堵墻，新增了固體電解質表面的電阻，時間久了電池熱量會隨之攀升，壽命也會大幅縮短。而她所發明的一種高安全性的磷酸鐵鋰電池等正因為全都是一種材料，所以電流通過時不存在過多阻力。這意味著電池的充放電過程將會非常平順。

因而，無論是作為大型機械運轉儲備能源還是使用于高科技電力設施，這種新型電池都可以一勞永逸的處理效能的環境適應方面的問題。這不單單有利于提高人類社會的發展進步，更加重視環保節能。也正因這些理由，她的研究成果一經公布就蜚聲國際，受到國內外專家學者以及電力電網運營商的一致好評。

儲能電池的技術改造，其成績不單單局限于此，這更意味著相同體積的電池產品，可以儲存的電能將會更多。倘若使用到電動車中，單塊電池可以保證同等續航的水平上，帶來更寬廣的空間設計。另外她的這種電池在制作程序上，可以采用混合物粉末壓縮進塑料和鐵桶封裝的模式，并不復雜。這一特點便于制造不同形態的電池產品，在多個電池的組合辦法上，設計者可以在車身角落靈活安置這些電池。

快速發展的儲能范疇帶來的另一個挑戰就是——創新。傳統的模式正在受到挑戰。全球電力需求增速正在放緩，能源利用方式創新的速度正在加快，用戶需求的變化越來越多。“關于電網公司來講，倘若單純考慮降低運營成本來提升收入已經行不通，非得考慮業務轉型。”李曉春說。

關于電力公司來講，跟上趨勢，投資儲能非常必要。另一方面，要怎么樣依據用戶需求快速做出調整，是將來競爭的關鍵因素。惟有主動參與競爭，才能贏得主動權。

目前李曉春仍在不斷探測更多種類、更高效的電池充放電的次數，進行更深層次的研究與改造。最新的研究階段，她認為還有幾處可以優化，硫化物為基礎的混合物并不是那么環保的材料，所以下一步她將會嘗試用氧化物來代替，這樣降解過程不會出現含硫氣體。當然電池產品的安全性、穩定性等一系列參數，會成為試驗室驗證的硬性指標。而平衡材料成本和能量密度，則是從試驗室走向量產的敲門磚。

以此同時，在設定2050年往日將全球新車二氧化碳碳排放量減少90%的長期目標下，李曉春還不斷尋求電池技術的沖破。她說道：“雖然，在現階段我取得了一定的成功，但是我不會停下前進的步伐。將來在尋找更具儲電和成本效益的材料過程中，我將運用到資料庫和機器學習技術所組成的人工智能運算方式，將能夠更快速進行材料建模，并先驅引入虛擬探測階段，更能以平行運算方式同步展開各種材料開發專案，預料可以大幅縮短過去要耗時數十年研發的過程。”

“我覺得全球能源轉變改革的勢頭非常好，提議將其作為一項國際大科學技術，從大科學工程、計劃角度組織成立基金，共同資助全世界的科學家、工程師研究技術問題。倘若技術獲得沖破，貢獻會非常大，將促使能源革命更快速地發展。”李曉春說。

能源變革的進程只會越來越快，任何一個國家都不可能單獨完成此次科技革命和產業變革，惟有全球創新合作共同來努力才能實現。我們期望著，將來的能源系統，會更加友好、便捷、清潔，為子孫后裔，留下一個天藍地綠的美麗地球。

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