微米和纳米科技材料

MIT研发出“可呼吸”的电池,造价比锂电池便宜1/5

10月11日,麻省理工学院的研究团队研发了一种可以呼吸的流体电池,不仅非常环保,而且造价为现在大规模使用的锂电池的1/5,可用于电网的电力储能。

团队的负责人为Yet-Ming Chiang教授,出生于台湾,他于1985年获得MIT陶瓷专业(Ceramics)的博士学位,此后便留在MIT进行材料科学和工程科学的研究工作。他的材料研究多用于储能设备,例如磷酸铁锂电池、纳米级磷酸盐电池阴极材料,广泛应用于电信、制造、医疗器械、水净化系统中。

MIT研发出“可呼吸”的电池,造价比锂电池便宜1/5

该团队展开这项研究的主要原因在于,当下的储能设备,如果需要提供高能量密度,就必须要使用昂贵的材料,例如锂电池。在发电场所,诸如风能、太阳能发电厂,存在间歇性的问题,例如太阳能只能白天使用,因此电厂需要在夜晚或者没有风的时候把电力储存起来。这时候如果建设大型锂电池储能设备,成本将会很高。

于是Chiang教授带领团队在2012开始进行研究,目标是效率更高、更便宜的储能设备。研发过程也经历一波三折:

一开始,他们使用硫作为阳极,因为这种原材料非常常见且便宜,但是阴极材料就非常令人头疼了。最开始他们计划使用高锰酸钾化合物,但是这种化合物只能被还原,很难氧化逆转,这意味着电池将不能充电。

他们用这种材料进行了多次实验后,果然失败了。

然后在一次偶然中,由于阳极的硫化物暴露在空气中,自发进行了氧化反应,这让Chiang教授突发灵感,干脆不要阴极化合物了!

很快,研究人员开始进行各项试验,他们组建这种流动电池,只有阳极电解液和阴极电解液,放电时吸入空气,电池会在阴极电解液中产生带负电荷的氢氧根离子,放电时阳极液里则会产生带正电荷的氢离子排出氧气,和人呼吸一样。

MIT研发出“可呼吸”的电池,造价比锂电池便宜1/5

同时,由于这种电池使用的化学材料均是非常常见且便宜的,所以总成本比现在的锂电池低1/5。目前的实验中,该电池可以运行1500个小时。实验室里中的初代电池的只有咖啡杯大小,不过好在这种电池具备高度可扩展性,可以组装起来成为更大的储能系统。

目前,该项研究已经得到了美国能源部的支持,下一步,他们将会进行更多的实验来让该电池更加有效率,并提高其寿命,他希望将该电池的寿命从1500小时延长到5~20年。

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