鋰離子電池儲電能力高，但在濫用情況下，存在燃燒、爆炸等安全隱患；鉛酸電池安全性強，但存在能量密度低，潛在的鉛污染等問題；研發(fā)安全、綠色、高效的電池是能源界研發(fā)的方向。天津大學材料與工程學院近期在綠色電池方面取得重大突破，在能量密度和循環(huán)性等關(guān)鍵問題上取得重要進展，開發(fā)出了具有高安全性、高能量密度、大功率、在生產(chǎn)和使用過程中不產(chǎn)生污染的水系鋅基電池，相關(guān)成果發(fā)表在材料領(lǐng)域國際學術(shù)期刊《自然·能源》和《自然·通訊》等上。更讓人欣喜的是這項綠色電池成果并沒有停留在論文上，而是在天津大學電化學儲能團隊的努力下進入了國家電網(wǎng)光儲能系統(tǒng)。

據(jù)介紹，根據(jù)電解液的不同，電池分為水系電池和有機溶液電池。以鋰離子為代表的有機溶液電池能量密度高，循環(huán)性好，輸出功率大，廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品上，但濫用存在安全隱患。以鉛酸電池為代表的水系電池，由于內(nèi)部的電解液是水溶液，安全性能極高，大規(guī)模應(yīng)用在儲能電池、后備電源、緊急設(shè)備等領(lǐng)域，但鉛酸電池的能量、功率密度較低，循環(huán)性較差，較難滿足進一步的大規(guī)模儲能需求。研發(fā)兼具高安全性、高能量密度和成本低等優(yōu)勢為一身的電池，是科研人員攻關(guān)的重點方向。

提高能量密度，解決鋅枝晶生長，提升倍率性能，提高電池低溫性能……天津大學電化學儲能團隊攻克了一個又一個限制電池性能的關(guān)鍵問題，研發(fā)出高安全、高性能、高環(huán)保的鋅基水系綠色電池。“該電池不存在燃燒和爆炸的風險，同時電池的能量密度是鉛酸電池的2倍；功率密度高，循環(huán)性好，零下40度還能工作，有望在規(guī)模儲能領(lǐng)域中得到應(yīng)用。“團隊相關(guān)負責人指著天大材料學院樓下那個晚上能照亮學院門前小廣場的“GREEN”霓虹燈說，“這是我們做的一個可充放鋅錳電池在風光互補發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用演示。可以有效對太陽能、風能進行存儲。這種鋅基水系綠色電池已經(jīng)進入國家電網(wǎng)光儲能系統(tǒng)，目前有海內(nèi)外企業(yè)和單位在洽談購買事宜，如與一阿聯(lián)酋企業(yè)簽訂了電池采購協(xié)議，為石油管道項目營地-污水處理供電工程處進行供電。”

自研發(fā)成果在企業(yè)實現(xiàn)批量化生產(chǎn)以來，團隊成員一直是“空中飛人”，在全國各地推進新型綠色水系電池的應(yīng)用。今年，浙江、安徽、湖南……

疫情“解鎖”一個地方，就跟進一個地方，到國家電網(wǎng)等各個系統(tǒng)施工現(xiàn)場跟進綠色水系電池的部署。“高安全性、高能量密度、高循環(huán)性能的電池將是未來規(guī)模儲能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重點。未來，我們繼續(xù)圍繞大規(guī)模儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)研發(fā)和材料應(yīng)用進行更加深入的創(chuàng)新性研究，并推進應(yīng)用，把論文寫在祖國大地上。”團隊負責人表示。

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