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大規模儲能的重要“候選者”:潛在的鋰競爭對手

作者:中國儲能網新聞中心 來源:INeng財經 發布時間:2019-08-01 瀏覽:
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中國儲能網訊:澳大利亞臥龍崗大學的科學家團隊表示,基于鉀的電池技術可能是儲存可再生能源的關鍵。目前鋰離子電池由于其高能量密度而被廣泛使用,但是,由于鋰是相對稀有的元素,因此采礦成本使得它們昂貴。

作為一種替代方案,鉀是地球上最豐富的元素之一,可以成為大規模儲能的基礎,“ 科學進展 ”雜志的一篇評論文章的作者之一的Zaiping Guo說。

“鉀是可充電的,具有巨大的潛力,理論上與鋰相比,性能更便宜,”她說。

2017年全球鋰電池市場價值 250億美元,受到需要低重量儲能技術的推動,如電動汽車和電子設備。

鉀電池不太可能達到相同的能量密度,因為它是比鋰更重的原子。然而,它可能成為固定的大規模儲存方法,與間歇性可再生能源相結合。

為了一個更可持續發展的社會,我們需要儲能設備,”郭說

與其他存儲選項相比,例如超級電容器或燃料電池,電池是最成熟和最容易應用的?!?

即便如此,她估計需要10到20年才能使鉀基技術成熟到足以縮小鋰的差距。

制造高效鉀電池的主要障礙之一是大鉀離子通過固體電極的緩慢移動。

其次,當離子在電反應期間進入電極時,它們的尺寸使電極膨脹,然后當電池完成充電并開始放電時發生逆反應時再次收縮。

開發一種可以在如此重復的尺寸變化中存活的電極材料是一項挑戰,但該團隊指出納米技術可以提供答案。

類似于葡萄串的納米粒子簇可以承受反復的尺寸變化。具有高表面積的納米結構還可以消除鉀離子深入電極的需要:各種研究人員已經研究了具有大表面積的結構。

該結構具有諸如納米管,納米纖維甚至納米糖的名稱。

為了使情況復雜化,鉀很容易受到其他不太受歡迎的反應,納米材料實際上可以促進反應。然而,仔細選擇用于電極的材料可以幫助控制這些不需要的過程,例如通過向碳混合物中添加氟,氧,硼或硫的原子。

不需要的反應也是電解質中的問題 - 導電溶液允許鉀離子在兩個電極之間流動。例如,鉀可以沉積到稱為枝晶的復雜樹狀晶體中,這可能導致電池內的短路。

郭指出,溶劑的選擇和添加劑的使用可以解決這些反應。但這是一種平衡,因為最有效的溶劑是有機溶劑,因此易燃。隨著鉀電池變熱的趨勢,這是一個需要考慮的安全問題。

作者說,強大的計算機建模的出現將有助于解決這些問題。雖然存在許多障礙,但他們的結論是鉀電池技術“正在成為大規模儲能的重要候選者”。

原標題:研究旨在解決潛在的鋰競爭對手所引發的問題

關鍵字:儲能

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