據(jù)外媒報道，瑞典的科學(xué)家正在致力開發(fā)可以存儲可再生能源的有機質(zhì)子電池，這種電池的儲能性能甚至令研究人員感到驚訝。研究人員表示，這種電池可以直接連接太陽能發(fā)電設(shè)施快速充電，并且可以承受高達-24℃的低溫而不會損失容量。

而分析人員表示，這種儲能電池進入市場的道路仍然漫長，但是與鉛酸電池和鋰離子電池面對的危險廢物處置挑戰(zhàn)相比，該電池處置起來更容易，這也可以在迅速發(fā)展的儲能市場中供應(yīng)競爭優(yōu)勢。到2035年，全球儲能系統(tǒng)的年收入預(yù)計將上升到5460億美元，年部署量為3046GWh。

加州儲能聯(lián)盟執(zhí)行董事AlexMorris說：“這種電池在處置廢物具有一定的優(yōu)勢，特別是假如總體成本較低時，這種優(yōu)勢就會體現(xiàn)出來?！?/p>

國際電池創(chuàng)新聯(lián)盟經(jīng)理MatthewRaiford說，全球儲能市場發(fā)展如此之快，以至于要跨技術(shù)進行創(chuàng)新。他說，該聯(lián)盟資助鉛酸電池研究，并對這種有機電池的推出表示歡迎。一旦有機電池技術(shù)發(fā)展成熟，鋰、鉛、鋅以及有機電池等多種電池技術(shù)為用戶供應(yīng)更多的選擇。”

驚人的抗寒能力

新的有機質(zhì)子電池是由ChristianStrietzel領(lǐng)導(dǎo)的團隊在瑞典烏普薩拉大學(xué)開發(fā)的，該團隊研究和開發(fā)該項目花費了兩年多的時間。其開發(fā)結(jié)果于今年春季發(fā)表在《AngewandteChemie》科學(xué)期刊上。

研究小組使用了天然存在的醌（可以人工合成或在細(xì)菌、真菌和某些高級植物中發(fā)現(xiàn)），將其置于酸性電解質(zhì)水溶液中。在以往的研究中，研究人員已經(jīng)開發(fā)出采用有機材料的電池，但其小分子往往更容易溶解到電解液中，從而使電池的長期穩(wěn)定性降低。

目前，鉛酸電池和鋰離子電池主導(dǎo)著全球市場。傳統(tǒng)的鉛酸電池廣泛用于汽車和工業(yè)環(huán)境，而鋰離子電池則占全球電池儲能市場的90％以上。

鉛酸電池可以在較低的溫度下工作，這為瑞典研究團隊供應(yīng)了一些靈感，但是鉛酸電池的環(huán)境溫度從20℃降到-20℃時，其放電能力將會減少一半。

Strietzel表示，這種有機質(zhì)子電池令人驚奇的是，即使在遠(yuǎn)低于冰點的溫度下也能保持穩(wěn)定運行。他說：“我們了解低溫關(guān)于電池性能出現(xiàn)一定影響。令人驚訝的是，這種電池的放電能力并沒有受到影響，因此可以部署在常年溫度較低的應(yīng)用場合。”

鋰離子電池要充電控制器來管理充電。Strietzel說，這種有機質(zhì)子電池可以直接從太陽能發(fā)電設(shè)施充電，而無需采用其他電子設(shè)備。他說：“用戶可以白天采用太陽能發(fā)電設(shè)施的電力，晚上直流采用電池儲能系統(tǒng)供應(yīng)的電力。”

這種電池的能量密度可與鉛酸電池相媲美，研究人員說，這種電池由于相對較重，關(guān)于汽車而言并不是理想的選擇，但可以很好應(yīng)用在電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)、小型傳感器和智能家居應(yīng)用場合。

研究人中員還計劃使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)這種類池。這樣有機質(zhì)子電池可以具有各種形狀。

有機質(zhì)子電池的工作壽命有待觀察

這種有機質(zhì)子電池的潛在壽命還有待觀察。瑞典團隊的電池原型可以快速充電500次以上而不會降低其效率，但是這個數(shù)量遠(yuǎn)低于其他電池。

鋰離子電池的循環(huán)壽命（可以充電和放電的次數(shù)）為2,500次至4,000次。鉛酸電池的循環(huán)壽命為1,000至5,000次。國際電池創(chuàng)新聯(lián)盟最近推動了提高其效率的研究，希望使其成為一種可以支持可再生能源發(fā)電設(shè)施的更加經(jīng)濟的儲能技術(shù)。

另一個關(guān)鍵問題是如何經(jīng)濟地生產(chǎn)這種電池。有機電池不要采用礦物質(zhì)，這可能會供應(yīng)市場優(yōu)勢。美國鉛礦豐富，可以在量生產(chǎn)鉛酸電池，而鋰離子材料重要來自從我國和其他國家。

隨著能源行業(yè)對電網(wǎng)規(guī)模電池儲能系統(tǒng)的安全性需求，包括報廢處理在內(nèi)的安全問題也困擾著鋰離子電池。無毒的有機電池可以防止這些問題。

Strietzel表示，雖然醌能夠以較低的成本合成生產(chǎn)，但化學(xué)工業(yè)中至關(guān)重要的規(guī)模經(jīng)濟可以使有機質(zhì)子電池更具商業(yè)化生產(chǎn)的可行性。他說：“這些有機成分既豐富又廉價，但將它們組合起來并不簡單。我們正在尋求一些合作伙伴，以使這種電池實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，并使其成本更低。”

他說：“關(guān)于有機電池而言，重要障礙之一是要確保使用簡化且實用的合成技術(shù)。而如今無論采用的是哪種電池，采用礦物的無機電池都將面對環(huán)保挑戰(zhàn)，而有機電池則可以有效應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。”

瑞典研發(fā)團隊開發(fā)有效存儲可再生能源的有機質(zhì)子電池