巨型“沙电池”可为城镇提供一周的热量

巨型“沙电池”可为城镇提供一周的热量 基本上，它是一个装有沙子（或类似固体材料）的大钢筒仓，通过埋在中间的热交换器加热，利用电网多余的电力 - 比如说，在可再生能源发电高峰时产生的廉价电力。这些能量可以储存数月之久，据说损耗极小，然后在需要时作为热能提取出来。理论上，这种热量可以再转化为电能，尽管会有一些能量损失。但极夜公司表示，最有效的方法是直接使用热量本身。极夜能源公司之前的沙电池已于 2022 年开始运行在芬兰这样寒冷的地方，这意味着要将热量输入当地的区域供热系统，通过社区共享工业或能源生产产生的热量。管道网络将这些热量转化为热水或蒸汽，为房屋、建筑物甚至游泳池供暖。在这种情况下，新型砂电池将在芬兰波奈宁市的区域供热系统中试用，该系统由一家名为 Loviisan Lämpö 的公司运营。这种新型沙电池预计高 13 米，宽 15 米，输出功率为 1 兆瓦，发电量为 100 兆瓦时。两家公司称，这相当于波尔奈宁冬季一周的供热需求，或夏季一个月的供热需求。相比之下，Polar Night 以前的沙电池为 4 x 7 米（13 x 23 英尺），额定功率为 100 千瓦，容量为 8 兆瓦时。新电池每年还能减少区域供热系统的二氧化碳排放量 160 吨，相当于减少了近 70%。沙子本身的来源也是可持续的它将由碎皂石组成，皂石是当地另一个行业的副产品。这种材料的导热性能显然比普通沙子更好。虽然沙电池可能无法在使用区域供热的地区以外的地方广泛使用，但它们仍然可以成为气候变化工具箱中的一个有用工具，因为气候变化工具箱需要尽可能多样化。沙电池可能会加入其他电网规模的存储方案，如锂离子电池、重力电池、熔盐电池、铁-空气电池或液流电池。极夜能源公司表示，新的沙电池将在大约 13 个月内完成建造和测试。 ... PC版： 手机版：

Alsym希望用新型电池"照亮十亿人的家园"

Alsym希望用新型电池"照亮十亿人的家园" 缺乏负担得起的能源储存一直阻碍着许多国家的发展。尽管用上电的人比以往任何时候都多，但仍有约 35 亿人无法可靠地用电，约有7.6亿人根本没有电。Alsym Energy 公司的联合创始人兼首席执行官穆克什-查特对此表示 ："这意味着有一代人无法学习，没有产业支持，甚至没有小型甚至微型企业。"这就是促使连续创业者 Chatter 和他的联合创始人创办马萨诸塞州 Alsym 公司的原因。"最初的目标是为全球十亿用不上电、被迫过着19世纪生活并陷入贫困的人们照亮家门。我们希望打破这种循环。"在过去的九年里，Chatter 与他的技术联合创始人 Nikhil Koratkar、Rahul Mukherjee 和 Kripa Varanasi 一直致力于开发一种低成本、不易燃的电池化学材料。现在，他们认为自己已经成功了。他不愿透露细节，但表示其中一个电极是氧化锰，这是一种已经大量生产的丰富矿物质。电解质是水基的，与锂离子电池中使用的易燃有机溶剂不同。此外，这两种电极材料"本质上都不允许形成枝晶"，他说，枝晶指的是锂离子电极上可能形成并导致电池短路的尖状晶体。因此，这种电池的电芯能量密度低于领先的锂离子化学电池，但在电池组方面却具有竞争力。这是因为电池可以更紧密地排列在一起，而且由于在更高温度下工作更安全，因此需要的安全设备更少。由于采用了更少的外来材料和更简单的电池组，其电池将比锂离子电池更便宜。这家初创公司的目标是每千瓦时的电池成本在 50 美元左右，大大低于目前每千瓦时 89 美元的锂离子电池成本。需要明确的是：Aslym 目前只生产了样品，而且它坚持对其技术保密，这从商业角度来看是可以理解的，但这使得我们无法对其有效性进行核实。Chatter 说，Aslym 的首批成品应该在 2025 年上市，到那时，它们是否有效就一目了然了。Alsym 将固定存储设备作为其最初的市场，并计划跟进为印度、中国和东南亚流行的两轮电动车量身定制的设计。之后，它还将推出另一款针对插电式混合动力汽车的产品。该公司表示，它已与印度一家大型汽车制造商签订了提供电池的协议，但 Chatter 无法证实是哪一家。本周三，该公司宣布已完成 7800 万美元的 C 轮融资，由 General Catalyst 和印度塔塔集团牵头，Drads Capital、Thomvest 和 Thrive Capital 参投。系微计划利用新的资金将团队人数从50人增加到100人，并建立两条生产线，每条生产线的产能为1兆瓦时，为客户提供样品。最终，公司将与现有的电池制造商合作，因为系微的电池可以利用现有设备生产。，全球千兆瓦工厂建设浪潮已经导致产能过剩，他的公司希望能利用这一优势。Chatter 已经将目光投向其他市场，包括钢铁行业。他说："工业应用是固定存储的巨大应用领域。全球生产约 20 亿吨钢铁，产生 40 亿吨二氧化碳。这比世界上所有乘用车的总和还要多。" ... PC版： 手机版：

创新型盐电池可高效获取渗透动力

创新型盐电池可高效获取渗透动力 改进后的膜（黄线）极大地提高了从盐梯度（如咸水（左槽）与淡水（右槽）交汇的河口）获得的渗透力。来源：改编自《ACS Energy Letters 2024》，DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00320在实验室演示中，新设计的输出功率密度比商用膜高出两倍多。只要有盐梯度的地方就能产生渗透能，但现有的捕捉这种可再生能源的技术还有待改进。其中一种方法是利用反向电渗析（RED）膜阵列作为一种"盐电池"，利用盐梯度造成的压力差发电。为了平衡这种梯度，带正电荷的海水离子（如钠）会通过系统流向淡水，从而增加膜上的压力。为了进一步提高收集能力，膜还需要保持较低的内部电阻，让电子能够轻松地向离子的相反方向流动。以前的研究表明，改善离子在 RED 膜上的流动和电子传输的效率可能会增加从渗透能中捕获的电量。因此，叶冬冬、秦兴珍及其同事设计了一种由环保材料制成的半透膜，理论上可以使内阻最小化，输出功率最大化。研究人员的 RED 膜原型包含独立（即解耦）的离子传输和电子传输通道。他们将带负电荷的纤维素水凝胶（用于离子传输）夹在一层名为聚苯胺的有机导电聚合物（用于电子传输）之间，从而实现了这一功能。初步测试证实了他们的理论，即与相同材料制成的同质膜相比，解耦传输通道可产生更高的离子传导性和更低的电阻率。在模拟河口环境的水箱中，他们的原型机的输出功率密度是商用 RED 膜的 2.34 倍，并在 16 天的不间断运行中保持了性能，证明了其在水下的长期稳定性能。在最后的测试中，研究小组用 20 块 RED 膜制作了一个盐电池阵列，产生的电能足以为计算器、LED 灯和秒表单独供电。叶、秦和他们的团队成员说，他们的发现扩大了可用于制造 RED 膜的生态材料的范围，提高了渗透能量收集性能，使这些系统在现实世界中的应用更加可行。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

热电池系统的效率创下电网规模储能的最高纪录

热电池系统的效率创下电网规模储能的最高纪录 新型热光电池的小型实验室测试 布伦达-阿赫恩，密歇根工程学院随着可再生能源价格的快速下降，现在的障碍在于它们的间歇性任何可再生能源怀疑论者都会向我们抛出的第一个问题是："但晚上或没有风的时候怎么办？"一个叫做"电池"的东西可以在这方面提供帮助，电网规模的储能系统并不缺乏，它们可以为雨天（字面意义上的）节约能源。这包括锂离子电池等经典产品的升级，也包括铁-空气、盐水、液流电池或各种基于重力的系统等更具实验性的设计。最有前途的途径之一是将能量储存为热能。介质本身可以很广泛，如沙子、熔盐、火山灰、碳块、粘土砖等，但不幸的是，从热量中获取能量并将其转化为电能可能是最棘手的部分。这就是新系统的用武之地。该设备由密歇根大学的研究人员开发，其工作原理是热光电效应。它类似于太阳能电池，后者是光生伏打，通过光（光子）产生电（伏特）。热光电效应显然会在其中加入热量（thermo）。实际上，这意味着它们吸收的是光谱中红外线部分的光子，而不是太阳能电池捕捉的高能可见光光子。这种新型热光电池在测试中使用碳化硅作为蓄热材料，但也可以换成其他任何有效的材料。碳化硅的周围有一种由铟、镓和砷制成的半导体材料，这种材料经过精心设计，可以捕捉到最广泛的光子，特别是由加热材料产生的光子。当研究小组将这种材料加热到1435 °C（2615 °F）时，它开始辐射出不同能量水平的热光子，其中20%到30%的光子能被半导体捕获。为了利用其中一些能量较高或较低的光子，该电池在半导体之后有一层薄薄的空气层，然后是金反射层。这样，一些光子会被弹回半导体，转换成电能，而另一些光子则会被弹回蓄热材料，使它们有机会作为合适的光子被发射出来。新型热光电池的示意图及其与其他同类产品的性能对比图 Roy-Layinde 等人这种设计使总功率转换效率达到 44%。这使得它比其他在相同温度下工作的设计效率要高得多，其他设计的最高效率为 37%。其他设计的效率也曾超过 40%，但它们的工作温度要高得多，在很多情况下都不太可行。其原理是利用风能或太阳能发电场产生的电能，或直接吸收工业生产过程或太阳能热能系统产生的多余热量来加热存储材料。它的效率可能只有锂离子电池的一半，但它的安全性更高，制造和运行成本更低，这意味着无论如何，扔掉一半的电力仍然是划算的，尤其是电力不再是有限的资源。研究小组表示，这种技术还有一定的发展空间。这项研究的特约作者斯蒂芬-福雷斯特说："我们还没有达到这项技术的效率极限。我相信，在不远的将来，我们的效率将超过 44%，并突破 50%。"这项研究发表在《焦耳》杂志上。 ... PC版： 手机版：

研究人员利用超级电容器部件制造新型钠离子电池

研究人员利用超级电容器部件制造新型钠离子电池 钠离子电池并不新鲜，但近几年才开始受到重视。与锂电池相比，钠离子电池可以使用的材料更为丰富（多达 1000 种），而且价格低廉。它们也比锂离子电池安全得多，可以放电到 0V - 消除了因短路而导致热失控的可能性。然而，漫长的充电时间和不尽如人意的存储容量使钠离子电池一直处于边缘地位，但这一切很快就会改变。KAIST 团队用超级电容器使用的材料取代了普通电池的阴极材料，从而制造出了一种高能量、高功率、可快速充电的混合钠电池。此外，还对阳极进行了调整以提高容量，并采用了一种合成优化电极材料的方法。根据 Kang 的说法，他们的解决方案的能量密度超过了市面上的锂离子电池，同时还具有电容器的输出密度特性。作为下一代存储设备，它可以在几秒到几分钟内完成充电，因此非常适合用于各种电子产品。对于制造电动汽车的汽车制造商来说，它也可能改变游戏规则，使他们能够降低成本，同时提供只需几分钟就能完全充电的汽车。幸运的话，这项技术最终会从实验室走向现实世界。研究小组的研究成果发表在《科学直通车》（Science Direct）杂志上。 ... PC版： 手机版：

创新型新型粘合剂使性能翻倍 有望大大提升电动汽车电池的耐用性

创新型新型粘合剂使性能翻倍 有望大大提升电动汽车电池的耐用性 研究人员用聚（乙烯基膦酸）（PVPA）为锂离子电池中基于微氧化硅（SiO）的电极设计了一种高性能粘合剂，与传统方法相比，这种粘合剂提高了电化学性能和耐用性。资料来源：JAIST Noriyoshi Matsumi日本先进科学技术研究所（JAIST）的 Noriyoshi Matsumi （松见纪佳）教授、博士生 Noriyuki Takamori、前高级讲师 Rajashekar Badam、Tejkiran Pindi Jayakumar 博士（前学生）以及丸善石化有限公司的研究人员最近在 2024 年 2 月 8 日的《ACS 应用能源材料》（ACS Applied Energy Materials）杂志上发表了一项研究、他们利用聚（乙烯基膦酸）（PVPA）作为微型氧化硅电极的粘合剂，实现了比传统电池更优越的性能。PVPA 的卓越性能据松见教授说："PVPA 粘合剂在延长高性能锂离子二次电池的寿命方面应该非常有用。特别是在电动汽车的应用中，人们对实现锂离子二次电池的长寿命有着浓厚的兴趣。PVPA 的使用将为聚丙烯酸（PAA）和聚偏氟乙烯（PVDF）等市售粘合剂提供更好的替代品"。该研究涉及制造含有 PVPA、PAA 和 PVDF 作为粘合剂的电极，并通过电化学实验和密度泛函理论对其性能进行了评估。与传统的 PAA（2.03 N/m）相比，PVPA 对铜支持物的附着力（3.44 N/m）明显更强，从而显著提高了锂离子电池的耐用性。与 PAA 电池相比，基于 PVPA 的电池在 200 次循环后的放电容量几乎是后者的两倍，基于 PVPA 的半电池在相同的循环次数后可达到 1300 mAhg-1SiO。与 PVDF 或 PAA 粘合剂不同的是，即使经过 200 次充放电循环，扫描电子显微镜也没有观察到集流器剥落。此外，PVPA 更强的附着力有助于稳定基于氧化硅的阳极，即使在体积显著膨胀的情况下也能防止其剥落。合作与专利此外，丸善石化有限公司（其研究人员也是研究的一部分）已经建立了 PVPA 的工业生产流程。JAIST 与丸善石化有限公司之间的持续合作，以及该公司提供的其他电池生产专业技术，可能会进一步加快该工艺在实际生活中的应用。JAIST 和丸善石化有限公司已在国内（日本）和国际上联合申请了该技术的专利。"这种工业上可行的高性能粘合剂将有助于高耐用性和高能量密度电池技术的开发。这将使电动汽车在全球范围内得到更广泛的应用，而无需担心电池性能会在较长时间内下降。未来，这些材料还可应用于火车、轮船、飞机等各种电动汽车。"总之，科学家们利用聚（乙烯基膦酸）为锂离子电池中的氧化硅阳极开发出了一种功能性粘合剂。与传统方法相比，这种低成本粘合剂提高了性能，是电动汽车及其他领域基于微型氧化硅的应用的新进展。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：