储能新未来？松下拟研发新型锌空气液流电池 能量密度更高更安全

储能新未来？松下拟研发新型锌空气液流电池能量密度更高更安全据报道，日本电子产品制造商松下（Panasonic）正在扩大锌空气电池技术的开发，目前该技术用于助听器等设备。该公司表示，全新锌空气液流电池（ZAFB）是为了大型可再生能源存储项目而设计的，它比锂电设备更为安全。松下表示，该研究项目已经得到了日本环境部的支持，但并未提供任何额外的技术细节。该公司在一份声明中表示：“基于我们多年来开发的锌空气电池技术，我们的目标是建立一种低成本、高容量的新‘液流’设计储能技术。”“它们提供稳定的动力，目前可确保助听器在任何时候都能正常工作。锌空气电池的能量密度很高。同样大小的电池所包含的能量是锂离子电池的两倍。”该公司写道。松下表示，锌空气电池的电解液是水基液体，起火的可能性极低，因此比锂离子电池更安全。而最新的ZAFB将由两个电极组成（一个锌阳极和一个空气阴极），阳极和阴极由隔板隔开，使离子能够在电池中传递。氢氧化钾（KOH）水溶液是常用的电解质。该公司进一步解释称，“在最新的ZAFB中，电池和电池槽是相互独立的，因此可以通过增加电池槽的尺寸轻松增加容量。”“在充电过程中，氧化锌会转化为锌来储存电能，而在放电阶段，锌就会和空气中的氧气相结合，变回氧化锌，储存的电子进而被释放出来，电能也就可以被提取出来了。”该公司补充道。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309955.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1309955.htm

Influit Energy推进电力燃料商业化进程：能量比锂电池多23%成本仅一半

InfluitEnergy推进电力燃料商业化进程：能量比锂电池多23%成本仅一半伊利诺伊理工学院分拆出来的InfluitEnergy公司近日表示，在推进其可充电电力燃料商业化进程中不再继续保持低调。这是一种不易燃、快速充电的液流电池，它的能量比锂电池多23%，成本却只有一半。Influit公司的“纳米电力燃料”在很大程度上针对车辆和飞机，为目前的电池技术提供了一种替代方案，其优点和缺点似乎都很有说服力。目前常见的液流电池主要使用2种化学液体，让它们在离子交换膜上交换从而产生电流。不过这种电池在交换过程中，溶解于液体中的电池材料会沉淀到槽底失去作用，因此这种电池的能量密度是非常低的。这种低密度往往使液流电池被限制在大型、缓慢、廉价的电网级存储系统项目等方面。Influit公司表示，为了解决这个问题，它们将无限微小的固体纳米活性金属氧化物电池材料悬浮在基液表面，而不是溶解在基液中。这样，仅随机布朗运动就足以使粒子不沉降到底部。它声称其纳米颗粒经过表面改性，以防止结块并降低溶液的粘度，从而使其电燃料或多或少像机油一样流动。流动电池的设计使阳离子和阴离子液体在离子交换膜的两侧相互传递，以产生电流。该系统需要四个罐子，用于存放已用和未用的燃料，当电力被反馈到系统中时，它可以反向工作。这将需要一个完整的生态系统；Influit不仅在开发电燃料液体，而且还在开发从这些燃料中提取能量的类似燃料电池的机载设备，复杂的油箱和燃料管理系统，以保持液体分离并保留用于回收的废燃料，电燃料零售设备，为废燃料“充电”所需的系统，以及首先需要制造这些纳米燃料液体的炼油厂。Influit公司说，它的燃料是不可燃和非爆炸性的--事实上，倒在火上，它们实际上会把火扑灭。在灾难性的安全壳故障中，如果让阳性液体和阴性液体混合，温度会有一小段时间的轻微上升，仅此而已。它们在-40至80°C（-40-176°F）的广泛工作温度范围内都能愉快地工作。它们不使用锂，不使用重金属或稀土矿物，使它们便宜得多--但也确保源材料丰富，供应线不必穿过中国这样的地缘政治杠杆点。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302473.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302473.htm

廉价的质子流电池可以在能量密度上与锂电池展开竞争

廉价的质子流电池可以在能量密度上与锂电池展开竞争早在2014年，我们就曾报道过这个团队的工作，当时公布了基于氢的质子流电池的首个概念验证。从本质上讲，这是一种利用氢气储存能量的不同方法。质子电池的工作原理类似于可逆燃料电池，充电时接受水，分裂出带正电荷的氢离子并释放出氧气。质子电池内部示意图RMITUniversity此时，大多数氢气系统会让这些离子结合成氢气，然后消耗能量将其压缩、超冷液化或进一步加工成氨。质子电池则将氢质子直接储存在浸泡在稀酸中的多孔固体活性炭电极的孔中。电池放电时只需加入氧气，能量就会随着水的产生而释放出来。在他们的最新论文中，皇家墨尔本理工大学的研究人员研究了质子电池工作的基本原理--主要是氧侧反应--以便围绕如何改进质子电池提出一些想法并进行测试。论文称，这些想法包括：在制备电极之前对活性炭粉末进行真空干燥，以去除材料中的水分；在运行过程中将整个电池温和加热至70°C；以及用更薄的GDL纤维片取代氧侧气体扩散层(GDL)。他们说，这样做的好处是巨大的，质子电池的单位重量储能几乎是他们上一个电池的三倍，"比以前文献报道的使用酸性电解质的最高电化学储氢量高出一倍多"。其密度为每克882焦耳，大致相当于每公斤245瓦时，与目前市场上的优质商用锂电池不相上下。沙欣-海达里博士（左）、约翰-安德鲁斯教授和赛义德-尼亚博士在皇家墨尔本理工大学实验室演示质子电池操作两个小风扇的情景那么，质子电池一旦商业化，会有哪些优势呢？与高压气体、持续沸腾的低温液体或腐蚀性极强的氨相比，质子电池是一种非常安全稳定的氢气运输方式。它的寿命很长，充电也很快。不仅如此，它的成本相对较低，因为不需要锂或任何其他稀有金属，而且可以使用丰富的材料和廉价的制造工艺来制造。它还将是100%可回收的。首席研究员、皇家墨尔本理工大学教授约翰-安德鲁斯（JohnAndrews）在一份新闻稿中说："我们的电池的单位质量能量已经可以与市面上的锂离子电池相媲美，同时更安全，对地球也更好，因为可以减少从地下开采资源。""我们的电池还可以进行快速充电，生产电池使用的主要资源是碳，与其他类型的充电电池（如锂、钴和钒）所需的资源相比，碳资源丰富，各国均可获得，而且价格低廉。质子电池也不存在报废时的环境问题，因为所有组件和材料都可以再生、再利用或回收。""对于大多数氢动力系统来说，往返效率无疑是个大问题，因为在电解、压缩/冷却、存储以及燃料电池将氢转化为电能的过程中，能量会被浪费掉。但这里的情况似乎并非如此。"安德鲁斯说："我们的质子电池比传统氢气系统的损耗要低得多，在能源效率方面可直接与锂离子电池相媲美。锂电池的往返效率一般在90%以上。沙欣-海达里博士（左）和赛义德-尼雅博士在媒体合影时与万用表和他们的原型机合影不过，与其说它是燃料电池的竞争对手，倒不如说它是电池的竞争对手。在航空等对重量要求极高的应用领域，气态氢和液态氢每公斤系统重量所携带的能量仍要高出数倍。尽管如此，该团队仍在努力实现质子电池的商业化。安德鲁斯说："我们期待与埃尔多公司合作，在墨尔本和意大利进一步开发这项技术，生产出存储容量能够满足一系列家用和商用需求的原型电池。这项合作的目的是将系统从瓦级扩大到千瓦级，并最终扩大到兆瓦级。该研究成果发表在《电源杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373459.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373459.htm

大连化物所开发出多电子转移高能量密度水系电池

大连化物所开发出多电子转移高能量密度水系电池溴-碘卤素化合物构建的多电子转移正极。大连化物所供图能量密度和安全性是衡量二次电池的重要标准。传统的非水系锂离子电池尽管具有高的能量密度，但其采用的有机电解液易燃，安全性问题难以保障。水系电池采用水作为溶剂，具有安全性。然而，水系电池的能量密度一般较低，单位体积内的电池储存的电量较少。本工作中，李先锋团队使用碘离子和溴离子混合卤素溶液作为电解液，构建了碘离子（I-）到碘单质（I2）进而到碘酸根（IO3-）的多电子转移反应。其开发的多电子转移正极比容量达840安时/升，该正极与金属镉组成全电池，基于正极侧的能量密度超过1200瓦时/升。优化后的电解液，溴化物充当了氧化还原的“桥梁”，大幅度提高了电池的效率和反应速率。该研究有望拓宽高能量密度水系电池的研究途径，为高能量密度水系电池的设计提供一种新思路。此外，该研究还拓展了水系电池的应用范围，有望应用在动力电池等领域，为环境保护和能源结构升级提供技术保障。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41560-024-01515-9...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429650.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429650.htm

锂电池中撒点盐，能量密度加3倍！浙大校友新研究亮了

锂电池中撒点盐，能量密度加3倍！浙大校友新研究亮了多年一直依赖价高且资源稀少镍和钴的锂离子电池，迎来了更加可持续的突破口。而且值得一提的是，这项新研究的领头人，还是一位本科学成于浙大化学系的华人科学家——ChenGuoying。在电池阴极材料中来点盐这种无序岩盐英文名称是Disorderedrocksalt，是普通食盐的近亲，在地壳中很常见。△一种岩盐根据研究，使用无序岩盐再加上一些其他过渡金属，可以完全取代一般三元锂电池阴极材料常用的镍和钴元素。也就是完全不用镍和钴，无序岩盐+锰依旧能合成动力电池的阴极。并且，无序岩盐还可以将电池的能量密度增加三倍，提供更长的续航里程。同时研究人员还发现，无序岩盐拥有很高的组成灵活性，使用任何一种过渡金属都能合成可用的电池阴极，比如锰或者钛，能显著降低电池原材料价格。众所周知，三元锂电池是当下动力电池的主流类型之一。并且因为能量密度高、热稳定性好，经常被选用高端车型的标配。其中的钴离子有助于维持阴极氧化物的稳定性，抑制锂镍混排现象，保证电池寿命；镍离子有助于提升能量密度，对于锂电池来说都是关键的组成元素。那么，为什么要研究新的材料来替代这两种元素？无序岩盐给出的新选择需要寻找镍和钴的替代材料，最重要的还是因为两种元素在未来会进入短缺状态。一般来说，三元锂电池阴极主要由镍钴锰三种元素组成，镍和钴元素的占比通常在70%以上。△三元电池阴极材料结构，来源：EER而随着电动汽车市场的不断扩张，三元锂电池需求增长，进而导致对镍、钴元素的需求量猛增。标普全球最近的一份报告显示，电动汽车的销量从2023年到2027年将翻一番，达到3160万辆，预计到时候钴和镍都会出现短缺。伍德麦肯兹也曾在去年预测，如果新的采矿项目不见成效，到2030年钴需求将短缺超过15%。但同时又因为钴和镍在电池材料中的重要性，在真正面临短缺之前，最好先找一些替代。研究人员们认为，无序岩盐就是非常好的替代材料。从结构上来说，无序岩盐的晶体结构是立方而非层状，因此不需要钴元素来保持稳定性。△右边为DRX阴极结构，来源：伯克利实验室同时，立方的晶体结构又能允许锂离子在三个维度中自由移动，从而可以容纳更多的锂离子，提供更高的能量密度，代替了镍元素的作用。研究人员也把这种无序岩盐材料称为富锂阴极材料。而为了更好地研究这种材料，研究人员们还成立了一个无序岩盐联盟。研究团队简介联盟在2022年10月成立，由劳伦斯伯克利国家实验室主导。主要负责人有两位，分别是伯克利实验室电池组研究科学家ChenGuoying和GerbrandCeder，同时Ceder也在加州大学伯克利分校担任材料科学与工程系教授。ChenGuoying本科就读于浙江大学化学专业，1994年毕业后，先后在中国科学院上海有机化学研究所、宾夕法尼亚大学完成有机化学专业硕士和化学专业博士学位。2002年，ChenGuoying开始在伯克利实验室工作，研究方向为提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性，已经在材料化学一流期刊上发布论文超66篇，总被引数达到7668次。GerbrandCeder则是著名锂电大牛，属于世界顶级材料计算专家。GerbrandCeder本科就读于比利时鲁汶大学冶金和应用材料科学专业，毕业后直接读博，1991年在加州大学伯克利分校获得材料科学博士学位。他曾在麻省理工学院担任材料科学与工程学院教授，后回到加州大学伯克利分校，研究方向包括能源存储（包括锂离子电池、钠离子电池、全固态电池等）、数据挖掘、高通量计算等。GerbrandCeder已经在Nature、Science等顶级期刊上发表论文超过500篇，被引次数超过11.5万次。目前，无序岩盐联盟成员遍布各个国家实验室和大学，不同团队分别研究计算模型，不断改进化学成分，并开发最适合无序岩盐阴极的电解质。联盟已经获得美国能源部车辆技术办公室提供的2000万美元（约1.46亿元）资金，目标在未来五年内推出电池级无序岩盐阴极材料，最终实现商业化。ChenGuoying表示，现在研究的最大挑战是提高无序岩盐阴极材料的循环寿命，目标是达到数千次以上。等到无序岩盐阴极材料推出，性能高、寿命长、价格低的新型锂电池无疑在电池市场上非常有竞争力。参考链接：https://spectrum.ieee.org/lithium-ion-battery-2665763170...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390749.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390749.htm

以糖为燃料的液流电池可改变可再生能源储存方式

以糖为燃料的液流电池可改变可再生能源储存方式该研究利用一种名为β-环糊精的溶解单糖（淀粉的衍生物）来提高电池的寿命和容量。实验优化了电池系统中化学物质的比例，使峰值功率比现有方法高出60%。随后，该电池被反复循环使用了一年多，在此期间其充电能力几乎没有损失。这是首次在实验室规模的液流电池实验中取得这样的成果。液流电池由两个充满液体的腔体组成，用于产生电化学反应以存储和释放能量。β-环糊精添加剂因其惊人的催化能力而加速了这一反应，实现了电池能量的高效流动。液流电池研究员冯若竹"这是开发液流电池电解质的一种全新方法，"领导这种新方法研究的电池研究员王伟说。"我们的研究表明，可以使用一种完全不同类型的催化剂来加速能量转换"。液流电池可以放大到巨大的尺寸，从而可以存储大量的能量。然而，它们需要开采钒等矿物，而这些矿物价格昂贵，在某些情况下还受少数国家控制。获取这些矿产还可能对环境和当地社区造成破坏。研究人员表示，这一突破使新型电池设计成为扩大规模的候选方案。美国能源部电力办公室储能研究主任ImreGyuk在一份声明中说："我们不能总是挖地三尺来寻找新材料。我们需要开发一种可持续的方法，使用我们可以大量合成的化学品--就像制药和食品行业一样。最近，有几项突破可以减少能源需求对环境造成的破坏。上周，我们听说科学家们正在研究如何利用菌根真菌的能力来缓解大气中温室气体造成的环境问题。研究人员还发现了利用几乎使用任何材料从潮湿空气中获取电能的方法，一项名为"海洋变化"（SeaChange）的新技术还旨在利用海水捕获二氧化碳。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370465.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370465.htm