據(jù)外媒報(bào)道，瑞典的科學(xué)家正在致力開(kāi)發(fā)可以存儲(chǔ)可再生能源的有機(jī)質(zhì)子電池，這種電池的儲(chǔ)能性能甚至令研究人員感到驚訝。研究人員表示，這種電池可以直接連接太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施快速充電，并且可以承受高達(dá)-24℃的低溫而不會(huì)損失容量。

而分析人員表示，這種儲(chǔ)能電池進(jìn)入市場(chǎng)的道路仍然漫長(zhǎng)，但是與鉛酸電池和鋰離子電池面臨的危險(xiǎn)廢物處置挑戰(zhàn)相比，該電池處置起來(lái)更容易，這也可以在迅速發(fā)展的儲(chǔ)能市場(chǎng)中提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。到2035年，全球儲(chǔ)能系統(tǒng)的年收入預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到5460億美元，年部署量為3046GWh。

加州儲(chǔ)能聯(lián)盟執(zhí)行董事Alex Morris說(shuō)：“這種電池在處置廢物具有一定的優(yōu)勢(shì)，特別是如果總體成本較低時(shí)，這種優(yōu)勢(shì)就會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。”

國(guó)際電池創(chuàng)新聯(lián)盟經(jīng)理Matthew Raiford說(shuō)，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展如此之快，以至于需要跨技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。他說(shuō)，該聯(lián)盟資助鉛酸電池研究，并對(duì)這種有機(jī)電池的推出表示歡迎。一旦有機(jī)電池技術(shù)發(fā)展成熟，鋰、鉛、鋅以及有機(jī)電池等多種電池技術(shù)為用戶(hù)提供更多的選擇。”

驚人的抗寒能力

新的有機(jī)質(zhì)子電池是由Christian Strietzel領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在瑞典烏普薩拉大學(xué)開(kāi)發(fā)的，該團(tuán)隊(duì)研究和開(kāi)發(fā)該項(xiàng)目花費(fèi)了兩年多的時(shí)間。其開(kāi)發(fā)結(jié)果于今年春季發(fā)表在《Angewandte Chemie》科學(xué)期刊上。

研究小組使用了天然存在的醌（可以人工合成或在細(xì)菌、真菌和某些高級(jí)植物中發(fā)現(xiàn)），將其置于酸性電解質(zhì)水溶液中。在以往的研究中，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出采用有機(jī)材料的電池，但其小分子往往更容易溶解到電解液中，從而使電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性降低。

目前，鉛酸電池和鋰離子電池主導(dǎo)著全球市場(chǎng)。傳統(tǒng)的鉛酸電池廣泛用于汽車(chē)和工業(yè)環(huán)境，而鋰離子電池則占全球電池儲(chǔ)能市場(chǎng)的90％以上。

鉛酸電池可以在較低的溫度下工作，這為瑞典研究團(tuán)隊(duì)提供了一些靈感，但是鉛酸電池的環(huán)境溫度從20℃降到-20℃時(shí)，其放電能力將會(huì)減少一半。

Strietzel表示，這種有機(jī)質(zhì)子電池令人驚奇的是，即使在遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)的溫度下也能保持穩(wěn)定運(yùn)行。他說(shuō)：“我們知道低溫對(duì)于電池性能產(chǎn)生一定影響。令人驚訝的是，這種電池的放電能力并沒(méi)有受到影響，因此可以部署在常年溫度較低的應(yīng)用場(chǎng)合。”

鋰離子電池需要充電控制器來(lái)管理充電。Strietzel說(shuō)，這種有機(jī)質(zhì)子電池可以直接從太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施充電，而無(wú)需采用其他電子設(shè)備。他說(shuō)：“用戶(hù)可以白天采用太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的電力，晚上直流采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的電力?！?

這種電池的能量密度可與鉛酸電池相媲美，研究人員說(shuō)，這種電池由于相對(duì)較重，對(duì)于汽車(chē)而言并不是理想的選擇，但可以很好應(yīng)用在電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)、小型傳感器和智能家居應(yīng)用場(chǎng)合。

研究人中員還計(jì)劃使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)這種類(lèi)池。這樣有機(jī)質(zhì)子電池可以具有各種形狀。

有機(jī)質(zhì)子電池的工作壽命有待觀察

這種有機(jī)質(zhì)子電池的潛在壽命還有待觀察。瑞典團(tuán)隊(duì)的電池原型可以快速充電500次以上而不會(huì)降低其效率，但是這個(gè)數(shù)量遠(yuǎn)低于其他電池。

鋰離子電池的循環(huán)壽命（可以充電和放電的次數(shù)）為2,500次至4,000次。鉛酸電池的循環(huán)壽命為1,000至5,000次。國(guó)際電池創(chuàng)新聯(lián)盟最近推動(dòng)了提高其效率的研究，希望使其成為一種可以支持可再生能源發(fā)電設(shè)施的更加經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能技術(shù)。

另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)這種電池。有機(jī)電池不需要采用礦物質(zhì)，這可能會(huì)提供市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)鉛礦豐富，可以在量生產(chǎn)鉛酸電池，而鋰離子材料主要來(lái)自從中國(guó)和其他國(guó)家。

隨著能源行業(yè)對(duì)電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性需求，包括報(bào)廢處理在內(nèi)的安全問(wèn)題也困擾著鋰離子電池。無(wú)毒的有機(jī)電池可以避免這些問(wèn)題。

Strietzel表示，雖然醌能夠以較低的成本合成生產(chǎn)，但化學(xué)工業(yè)中至關(guān)重要的規(guī)模經(jīng)濟(jì)可以使有機(jī)質(zhì)子電池更具商業(yè)化生產(chǎn)的可行性。他說(shuō)：“這些有機(jī)成分既豐富又廉價(jià)，但將它們組合起來(lái)并不簡(jiǎn)單。我們正在尋求一些合作伙伴，以使這種電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，并使其成本更低?！?

他說(shuō)：“對(duì)于有機(jī)電池而言，主要障礙之一是要確保使用簡(jiǎn)化且實(shí)用的合成技術(shù)。而如今無(wú)論采用的是哪種電池，采用礦物的無(wú)機(jī)電池都將面臨環(huán)保挑戰(zhàn)，而有機(jī)電池則可以有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)?！?