电网储能用新铁基液流电池问世 千次循环充电保持超九成最大容量

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电网储能用新铁基液流电池问世 千次循环充电保持超九成最大容量

美国能源部太平洋西北国家实验室团队在一种新的电池设计中，创新性地将水处理设施中使用的一种常见化学品用于大规模储能。这一设计为造出安全、经济的水基液流电池开辟了新途径，同时该电池由储备丰富的材料制成，为将风能和太阳能等间歇性能源纳入国家电网提供了可能。研究成果发表在最新的《自然·通讯》上。

研究人员正在组装一个测试液流电池装置图片来源：安德里亚·斯塔尔/美国太平洋西北国家实验室

此次实验室规模的新铁基电池，在连续1000次充电循环中表现出显著的循环稳定性，同时保持其最大容量的98.7%。相比之下，先前类似铁基电池在更少的充电周期内，充电容量会下降两个数量级。

铁基液流电池将能量储存在一种独特的液体化学物质中，称为含氮三膦酸酯、次氮基三甲基膦酸（NTMPA）。该物质能将带电铁与中性pH值的磷酸盐基液体电解质或能量载体相结合。至关重要的是，该物质在工业上可大量获得，因为它通常被水处理厂用于抑制腐蚀。

液流电池由两个腔室组成，每个腔室都充满不同的液体。电池通过电化学反应充电，并以化学键的形式储存能量。当连接到外部电路时，它们会释放能量，从而为电气设备供电。与其他传统电池不同，液流电池具有两个外部供液罐，液体不断循环通过它们以供应电解质，作为电池系统的“血液供应”。电解液供应罐越大，液流电池可以存储的能量就越多。

液流电池可作为电网的备用发电机，是可再生能源储能脱碳战略的关键支柱之一。它们的优点是能以任何规模建造，从实验室工作台规模到城市街区的大小均可。

研究团队的初始设计能量密度可以达到9瓦时/升，这是一个关键的设计特征。相比之下，商业化的钒基系统的能量密度是其两倍多，为25瓦时/升。更高能量密度的电池可在更小的面积内存储更多的能量，但用地球上储量丰富的材料构建的新系统，可轻松进行扩展以提供相同的能量输出。

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