電化學(xué)儲能電池是極其重要的電能存儲方式,儲能電池是一種通過化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換以達到存儲電能的裝置。截止目前,普遍使用的蓄電池體系都具一定的問題,例如,傳統(tǒng)的鉛酸電池等含有重金屬等強污染物;新研發(fā)出的全釩液流電池需要使用非常昂貴的稀有金屬來制造電極,成本過于高昂,雖然儲能效率很高,但是目前并不適用于大規(guī)模生產(chǎn)建造。
所需的儲能設(shè)備面臨著新的要求,各種新概念儲能電池的研發(fā),對我國的新能源發(fā)展與節(jié)能減排具有重要意義。
傳統(tǒng)商用鋰電池采用有機液態(tài)電解質(zhì),在具有體積小容量大、使用壽命長等優(yōu)點的同時,也存在一定的安全隱患。而固態(tài)電池中的固態(tài)電解質(zhì),可以杜絕液態(tài)電解質(zhì)帶來的爆炸與漏液等問題,實現(xiàn)安全儲能。以全固態(tài)鋰電池為例,具有更高的安全性,但它的核心部件——固態(tài)電解質(zhì)的原材料成本大多非常高,并且相當(dāng)一部分性能很好的固態(tài)電解質(zhì)對濕度的穩(wěn)定性不佳,需要在露點極低的氣氛下制備和儲存,從另一方面增加了生產(chǎn)成本。為此,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授課題組設(shè)計并合成了一種新型氯化物固態(tài)電解質(zhì)—氯化鋯鋰(Li2ZrCl6)。這一材料成功將50微米厚度時的原材料成本大大降低。除此之外,氯化鋯鋰在濕度高達5%(對應(yīng)露點-15 °C)時仍保持穩(wěn)定,因此其合成和儲存對氣氛的要求并不苛刻,進一步降低了生產(chǎn)成本。氯化鋯鋰同時在生產(chǎn)成本及綜合電化學(xué)性能方面具備顯著優(yōu)勢,它的發(fā)現(xiàn)為商業(yè)化量產(chǎn)全固態(tài)電池克服了重大挑戰(zhàn)。全固態(tài)鋰電池的商業(yè)化將對實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標(biāo)有著重要意義,尤其在新能源電動汽車領(lǐng)域,全固態(tài)鋰電池有可能是安全問題的最終解決方案。
更安全、續(xù)航更持久、能量密度更高、成本更低,是應(yīng)用市場對電池提出的重要需求,也是科研人員孜孜不倦地追求方向。
原標(biāo)題:發(fā)展新型儲能電池,構(gòu)建未來能源的新式存儲倉