鋰離子電池儲電能力高，但在濫用情況下，存在燃燒、爆炸等安全隱患；鉛酸電池安全性強，但存在能量密度低，潛在的鉛污染等問題；研發(fā)安全、綠色、高效的電池是能源界研發(fā)的方向。天津大學材料與工程學院近期在綠色電池方面取得重大突破，在能量密度和循環(huán)性等關鍵問題上取得重要進展，開發(fā)出了具有高安全性、高能量密度、大功率、在生產(chǎn)和使用過程中不產(chǎn)生污染的水系鋅基電池，相關成果發(fā)表在材料領域國際學術期刊《自然·能源》和《自然·通訊》等上。更讓人欣喜的是這項綠色電池成果并沒有停留在論文上，而是在天津大學電化學儲能團隊的努力下進入了國家電網(wǎng)光儲能系統(tǒng)。

據(jù)介紹，根據(jù)電解液的不同，電池分為水系電池和有機溶液電池。以鋰離子為代表的有機溶液電池能量密度高，循環(huán)性好，輸出功率大，廣泛應用在電子產(chǎn)品上，但濫用存在安全隱患。以鉛酸電池為代表的水系電池，由于內(nèi)部的電解液是水溶液，安全性能極高，大規(guī)模應用在儲能電池、后備電源、緊急設備等領域，但鉛酸電池的能量、功率密度較低，循環(huán)性較差，較難滿足進一步的大規(guī)模儲能需求。研發(fā)兼具高安全性、高能量密度和成本低等優(yōu)勢為一身的電池，是科研人員攻關的重點方向。

提高能量密度，解決鋅枝晶生長，提升倍率性能，提高電池低溫性能……天津大學電化學儲能團隊攻克了一個又一個限制電池性能的關鍵問題，研發(fā)出高安全、高性能、高環(huán)保的鋅基水系綠色電池。“該電池不存在燃燒和爆炸的風險，同時電池的能量密度是鉛酸電池的2倍；功率密度高，循環(huán)性好，零下40度還能工作，有望在規(guī)模儲能領域中得到應用?！皥F隊相關負責人指著天大材料學院樓下那個晚上能照亮學院門前小廣場的“GREEN”霓虹燈說，“這是我們做的一個可充放鋅錳電池在風光互補發(fā)電系統(tǒng)中的應用演示?？梢杂行μ柲堋L能進行存儲。這種鋅基水系綠色電池已經(jīng)進入國家電網(wǎng)光儲能系統(tǒng)，目前有海內(nèi)外企業(yè)和單位在洽談購買事宜，如與一阿聯(lián)酋企業(yè)簽訂了電池采購協(xié)議，為石油管道項目營地-污水處理供電工程處進行供電。”

自研發(fā)成果在企業(yè)實現(xiàn)批量化生產(chǎn)以來，團隊成員一直是“空中飛人”，在全國各地推進新型綠色水系電池的應用。今年，浙江、安徽、湖南……

疫情“解鎖”一個地方，就跟進一個地方，到國家電網(wǎng)等各個系統(tǒng)施工現(xiàn)場跟進綠色水系電池的部署。“高安全性、高能量密度、高循環(huán)性能的電池將是未來規(guī)模儲能技術發(fā)展和應用的重點。未來，我們繼續(xù)圍繞大規(guī)模儲能領域的關鍵性技術研發(fā)和材料應用進行更加深入的創(chuàng)新性研究，并推進應用，把論文寫在祖國大地上?！眻F隊負責人表示。

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