网格级能量图像
Leo Small(Back Right)和Erik Spoerke(返回左)观察玛莎总体(前线)在实验室级碘化钠电池上的Argon Glovebox中工作。这种新型熔融钠电池可以证明是较低温度,低成本的电池,用于网格级储能。

熔融钠电池已被使用多年,以将能源从可再生能源储存,例如太阳能电池板和风力涡轮机。然而,市售的熔融钠硫电池通常在520-660°F(270-350℃)下操作。桑迪亚的新型熔融钠电池在更冷却的230°F(110°C)上运行。

“随着电池温度降低,还有一个整个级联成本节省。您可以使用更便宜的材料。电池不需要较少的绝缘和连接所有电池的接线可以更薄,“Lead Chinese Leo Small。

然而,他补充说,在550°F工作的电池化学在230°F下工作。在允许这种较低的工作温度的主要创新中是发展他所谓的阴离子。阴极电解液是两种盐的液体混合物,在这种情况下,碘化钠和氯化镓。

常用作为汽车点火电池的基本铅酸电池具有引线板和中间具有硫酸电解质的引线板。随着能量从电池中排出时,引线板与硫酸反应以形成硫酸铅和电子。这些电子开始车并返回电池的另一侧,其中引线板使用电子和硫酸形成硫酸铅和水。对于新的熔融钠电池,引线板被液体钠金属代替,引线板由碘化钠和少量氯化氯化镓液代替。

当能量从新电池排出时,钠金属产生钠离子和电子。在另一边,电子将碘转化为碘离子。钠离子穿过特殊的陶瓷分离器,在它们与碘离子反应的另一侧移动,形成熔融碘化钠盐。代替硫酸电解质,电池的中间是一种特殊的陶瓷分离器,允许仅钠离子从侧面移动,别无他物。

在其新系统中,与锂离子电池不同,两侧的一切都是液体。这意味着您不必处理像经过复杂的相变或分开的材料一样处理的问题。这些基于液体的电池没有像许多其他电池一样有限一辈子。事实上,商业熔融钠电池具有10至15年的寿命,比标准铅酸电池或锂离子电池长。

桑迪亚的小型,实验室级碘化钠电池在烤箱内进行了八个月的测试。电池充电并在这八个月内收取超过400倍。由于Covid-19大流行,他们不得不暂停实验一个月,让熔融钠和阴极电解液冷却至室温并冷冻,但在加热电池后,它仍然工作。这意味着如果要发生大规模的能量破坏,就像2月份在德克萨斯州发生的发生一样,可以使用碘化钠电池,然后使其冷却至冷冻。一旦中断结束,它们就可以加热,充电,并恢复正常运行,而无需漫长或昂贵的启动过程,并且不会降低电池内部化学。

碘化钠电池也更加安全。“当电池内部发生故障时,锂离子电池可以着火,导致失控过热。我们已经证明,我们的电池化学不能发生。我们的电池,如果你要把陶瓷分离器拿出来,并让钠金属与盐混合,没有任何反应。当然,电池停止工作,但没有猛烈的化学反应或火灾,“埃里克斯波尔克说,这是一部多十多年的熔融钠电池。

如果外部火焰吞噬碘化钠电池,电池可能会破裂并失败,但它不应该将燃料添加到火灾中或引起钠火。另外,在3.6伏特,新的碘化钠电池的工作电压高于商用熔融钠电池。这种较高的电压导致更高的能量密度,这意味着使用该化学切换的未来电池需要更少的细胞,电池之间的连接较少,并且整体下部单元成本来存储相同量的电量。

小说,碘化钠电池项目的下一步骤继续曲调并优化含氯化镓组分的阴极化学。氯化镓非常昂贵,与表盐昂贵100倍以上。

该团队还在努力采用各种工程调整,以便将电池充电和放电得更快,更充分。先前识别的修改加速电池充电是用薄的锡层涂覆陶瓷分离器的熔融钠侧。

Spoerke补充说,将碘化钠电池达到市场可能需要五到10年,其中大部分挑战是商业化挑战,而不是技术挑战。

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