液态金属电极取代传统的钠电极在能源存储

钠起球表面的电池的电解质,离开了。新电极几乎完全外套电解质表面。太平洋西北国家实验室的礼貌。

开发的一种新材料,由美国能源部的太平洋西北国家实验室(PNNL),可能会允许一个更先进和可靠的电网,提高可再生能源的存储。

一大障碍预防可再生能源如风能和太阳能成为主导能源一直是他们的低效率在有限的风和阳光照射。

不利,这就导致大量的能量被浪费在强风和长时间阳光直射。新材料能改变所有这一切是一个电极的形式sodium-cesium合金制成的。

这个电极给sodium-beta电池操作温度远低于目前的能力,让他们体验到更多的充电周期成为破产之前。电极也有助于顺利生产,减少意外火灾的风险。

当前的问题

根据杜邦能源咨询、大型货物集装箱大小的sodium-beta电池使用在美国、欧洲和日本存储超过300兆瓦的能量。然而,这些电池工作温度很高,在某些情况下达到350摄氏度。这个温度足够高,损害大多数材料和大量的投资需要昂贵的材料目前仍sodium-beta电池和他们亚博网站下载操作生命是短暂的。

运行在较低温度下sodium-beta电池可以产生很大的影响,可能使电池能够储存更多的可再生能源,加强电网。

陆Xiaochuan,材料科学家电费单

背后的团队在太平洋西北国家实验室的研究,是由美国能源部电力交付和能源办公室的可靠性出发试图改变电池的工作温度,使它下降到一个合适的温度将使电池持续时间更长,工作更有效率。

通常,sodium-beta电池由一个固体膜(陶瓷制成β氧化铝)两个电极包围。但是有两种不同类型的这些电池和杰出的基于使用的材料在他们的正电极。亚博网站下载有那些使用硫电极称为硫化钠和那些使用名为斑马氯化镍电池。

工作还没结束时电池的工作温度降低。在400摄氏度下工作时,消极的钠电极不会足够外套(或“湿”)β氧化铝陶瓷电解质。钠在这种情况下会蜷缩成一个球(见左图,顶部)导致低效率的电池。

一个新的电极——一种新方法

太平洋西北国家实验室的研究人员认为,采取不同的方法来解决所需的润湿性问题,决定修改负电极。团队尝试了各种钠合金与其他金属或钠混合,而不是常规使用纯钠。实验后发现液体sodium-caesium合金几乎完全“学子”β氧化铝膜(见右手的形象,顶部)。

测试这个新电池显示,它可以运行在低于150摄氏度。这是发电容量420毫安时每克,目前的发电容量匹配设计sodium-beta电池。

进一步降低操作温度,新的合金电极能够保留更多的原始的存储容量。太平洋西北国家实验室测试与100年新电极充放电循环显示,它保持着97%的初始容量70%后60周期对传统电池。

昂贵的使用,电池耐用的材料也在否定由于较低的操作温度,从而降亚博网站下载低成本和简化这些电池的制造过程。这减少抵消成本的增加使用铯而不是钠。

太平洋西北国家实验室的研究团队正在建设的下一步更大的电极可以在较大的电池测试将接近的规模需要如果这是用于reneweable能源存储。