斯坦福大學研發出一種新電池陰極 可用于電網大規模儲能

    日前，斯坦福大學用銅化合物組成的納米材料研發出了一種新的電池陰極，可反復充電4萬次。斯坦福大學材料科學與工程學院副教授崔毅稱：“由于該技術造價不高且耐用，它可以滿足電網大規模的儲能需求。”

    崔毅表示：“這一研究為風能、太陽能因天氣原因而導致發電量驟降提供了解決方案。因為不能保證每天都是晴天，同時也無法保證每天都刮風，因此如果想要大規模發展風光電，間歇性是其主要障礙。如果我們能有一個高效、持久且可以反復使用的電池，那么我們就可以將風能、太陽能產生的多余電力儲存起來。同時，電池的造價不能太過昂貴，否則，無法實現商業化拓展。”

    實現4萬次充放電

    目前，斯坦福大學的研究人員已經部分實現了這一想法，那就是采用銅化合物納米材料的新電極，在反復充電4萬次后，其電池容量依然可以保持83%。而傳統鋰離子電池的充放電次數為400次，隨后電容量就迅速下降。斯坦福大學材料科學與工程學院研究生克林·威爾斯表示：“通過每天進行數次充放電實驗，我們預計這個電極的使用壽命能達到30年。”。

    該研究的合著者、克林·威爾斯的導師崔毅表示：“電池能反復充電這么多次，性能絲毫沒有減弱，這真是一次突破。”

    研究人員首先要采用普魯士藍(即亞鐵氰化鐵)，隨后，他們用銅代替一半的鐵，用所產生的化合物制成結晶納米粒子，再把這些粒子涂到布狀碳基質上。然后，他們把這種電極沉浸在硝酸鉀電解質溶液中。克林·威爾斯表示：“由于鉀離子可以自由移動，因此電極的充放電周期非常快，這是非常重要的。”

    據介紹，新電池的化學反應采用廉價材料。其原理與鋰離子相同，鈉或鉀離子在電極之間移動，進行充放電。崔毅稱：“要并網儲電，電池體積會很大，鈉和鉀很具吸引力，因為它們產量多且廉價。”

    性能強于鋰離子電池

    崔毅帶頭的研究小組還有不少研究是基于鋰離子，鋰離子電池能量密度很高，這就是說他們體積相對較小，更適合運用于便攜的電子產品，如筆記本電腦等。但是，如果談到電網的儲能問題，能量密度并不是那么重要。你可以有一個像房子那么大的電池， 它不需要便攜。另外，成本也是一大考慮。

    鋰離子電池的一些組件造價昂貴，而且建造一個很大規模的鋰離子電池用于電網儲能，成本到底多大，目前并不清楚。威爾斯表示：“當時我們認為，如果想開發用于電網儲能的電池，我們就應該考慮鋰離子以外的原料。我們選用的材料，如鐵、銅以及氮都是非常便宜的。另外，我們使用水性電解液，而不是有機電解液，其成本又降低了一些。”