以固體形式儲存電力且低成本之大型熔鹽電池

 

刊登日期:2022/6/23
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美國Pacific Northwest國立研究所(PNNL)開發了一項90%以上的儲存電力容量最長可維持12周之鋁鎳熔鹽電池。使用的熔鹽電解質加熱至180℃左右時產生離子導電性而可進行充放電,但冷卻至室溫後因凝固而失去導電性,抑制自然放電,進而長期間保持充電狀態。在將輸出波動較大的可再生自然能源併入電力系統(電網)之際,新技術可望成為促進季節性或時間性之電力輸出穩定化的重要手法。

目前已有鉛酸電池、鈉硫電池、鎳氫電池等各種蓄電池,但在保存期間會發生自然放電是共通的問題,例如汽車長時間停駛後出現電瓶沒電的現象。因此PNNL投入儘可能防止自然放電之蓄電池開發,並把焦點放在由熔鹽電解質引起的「凍融現象(Freeze-thaw)」。

利用在室溫下為非導電性的固體無機鹽做為電解質,可讓電力儲存時的正極與負極處於絕緣狀態,進而抑制自然放電。當電解質被加熱成熔鹽後會產生離子傳導性,電池活性化後即可提取電能。而這種熔鹽電池是二戰期間德國為V2火箭開發的一項技術。

PNNL的研究團隊利用資源豐富的鋁陽極與鎳陰極,並在電解質中添加硫黃,試圖增加能量密度,並確認試作出的電池原型(Prototype)初期儲能容量的92%可維持長達12週,理論能量密度為260 Wh/kg,高於鉛酸電池或液流電池。此外,對於設置在陽極與陰極之間的隔離膜,PNNL使用簡單的玻璃纖維取代昂貴且容易損壞的陶瓷隔離膜,進而確保了低成本化與堅固性。

電力儲存的材料成本也非常低,1kWh約為23美元。今後PNNL計畫透過使用更便宜的鐵,將成本降低到6美元左右,大約是目前鋰離子電池材料成本的15分之1。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/220520_freeze-thaw-battery.html
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