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美國能源部DOE為儲能聯(lián)合研究中心續(xù)投1.2億美元 用于液流電池材料研發(fā)
日期:2019-01-03   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:wangke_jq 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
 編者按:美國能源部DOE為儲能聯(lián)合研究中心續(xù)投1.2億美元以推進電池科學(xué)和技術(shù)研究開發(fā), 目標(biāo)是設(shè)計和開發(fā)超出當(dāng)前鋰離子電池容量的多價化學(xué)電池,并研究用于電網(wǎng)規(guī)模儲能的液流電池新概念。JCESR為實現(xiàn)這一目標(biāo)將在五個方向進行重點研究。

近日,美國能源部(DOE)宣布將在未來五年內(nèi)為儲能聯(lián)合研究中心(JCESR)第二期投入1.2億美元,以推進電池科學(xué)和技術(shù)研究開發(fā)。未來五年,阿貢國家實驗室領(lǐng)導(dǎo)的JCESR將基于對材料原子和分子級別理論認知,采用“自下而上”模式開發(fā)用于不同電池的新型材料。其目標(biāo)是設(shè)計和開發(fā)超出當(dāng)前鋰離子電池容量的多價化學(xué)電池,并研究用于電網(wǎng)規(guī)模儲能的液流電池新概念。

JCESR將在五個方向進行重點研究以實現(xiàn)這些目標(biāo),包括:

液體溶劑化科學(xué),重點研究內(nèi)容包括:(1)靜置狀態(tài)溶劑化殼的平衡結(jié)構(gòu);(2)液體溶劑化對電荷界面和充電狀態(tài)等擾動的動態(tài)響應(yīng)。該研究主要基于JCESR之前五年在電解質(zhì)基因組中引入并開發(fā)的有機分子模擬,以及界面處溶劑化和去溶劑化現(xiàn)象的原位表征。

固體溶劑化科學(xué),開發(fā)所有固體電解質(zhì)的溶劑籠機理,重點內(nèi)容包括:(1)柔性溶劑籠,如膜和聚合物;(2)硬質(zhì)脆性溶劑籠,如玻璃和水晶。該研究將大量借鑒JCESR之前五年通過材料項目開發(fā)的晶體模擬技術(shù),并將進行原位X射線分析、核磁共振和傳輸研究。固體的固定溶劑籠概念能夠與液體中的流動溶劑化殼相比較,從這個角度來看,液體電解質(zhì)是固體電解質(zhì)中柔性溶劑籠的終極。

流動性氧化還原科學(xué),自下而上構(gòu)建新型氧化還原劑,將新型構(gòu)造的原子和分子結(jié)合起來,實現(xiàn)更高工作電壓、更高移動性、更長壽命、更高安全性和更低成本。重點內(nèi)容包括:(1)變革性新型氧化還原劑設(shè)計;(2)引入智能、響應(yīng)和再生特性。該研究通過開發(fā)氧化還原活性聚合物或氧化還原劑,為JCESR之前五年提出的液流電池新概念奠定分子基礎(chǔ)。

動態(tài)界面的電荷轉(zhuǎn)移,結(jié)合計算機模擬和界面結(jié)構(gòu)原位表征技術(shù),預(yù)測和合成具有電極保護、選擇性離子電導(dǎo)率和高穩(wěn)定性的新界面。重點研究內(nèi)容包括:(1)了解相鄰電極和電解質(zhì)組成的自發(fā)界面的演變過程;(2)研究界面定向生長以達到特定性能標(biāo)準(zhǔn)。

材料復(fù)雜性科學(xué),通過計算機模擬缺陷晶體和長程無序玻璃,并在表征中研究如何控制材料缺陷濃度及無序程度。重點研究內(nèi)容包括:(1)設(shè)計缺陷和無序材料以實現(xiàn)目標(biāo)性能;(2)指導(dǎo)合成以實現(xiàn)目標(biāo)缺陷濃度和無序程度。

編者按:JCESR是DOE最重要的儲能技術(shù)研究中心之一,于2012年12月成立,匯集了多個學(xué)科和十幾個領(lǐng)先實驗室及高校的頂級專家,以解決儲能領(lǐng)域的一系列重大科學(xué)挑戰(zhàn)。在成立的前五年中,JCESR取得了一系列的研究成果,包括:示范了一種用于液流電池的新型隔膜;在用雙電荷鎂代替單電荷鋰的電池科學(xué)基礎(chǔ)方面取得了實質(zhì)性進展;開發(fā)了計算工具,利用該工具篩選出了超過24000種潛在的電解質(zhì)和電極化合物,用于新的電池概念和化學(xué)品。此外,該中心還產(chǎn)出了380多篇經(jīng)過同行評審的論文,申請了100多項發(fā)明專利,成立了三家初創(chuàng)公司。


原標(biāo)題:美國能源部DOE為儲能聯(lián)合研究中心續(xù)投1.2億美元 用于液流電池材料研發(fā)
 
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來源:先進能源科技戰(zhàn)略情報研究中心
 
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