全固态高能量密度陶瓷电池系统的研发
发布时间:2023-05-07
作者:
高效安全的电化学储能技术及装置对社会进步极其重要,如智能电网的实现以及风能和太阳能的高效储能和利用(由于它们分别依赖于风和太阳而不稳定)都需要以高能量密度且安全稳定的电能存储装置为基础。在民用领域,以可再生能源为例,据中国国家能源局统计,中国能源研究会发布的《中国能源展望2030》数据显示新能源装机规模将贡献90%的能源消费增量,配套储能装置的功率按照风电与光伏装机容量的15%计算,到2030年,储能电池需求有望达到8.5亿kW。世界范围内,根据Navigant Research的研究,全球电力公司的电池收入(电网规模电池)的市场规模预计2025年达到36亿美元。复合年增长率估计为35.8%/年,这相当于能源容量增长到42,7GWh。但目前,国内3%至5%可再生能源上网,就已经造成电网不稳定问题,弃风和弃光电达到30%甚至在西北部地区达到40%,严重浪费。深圳市工信局发布了2022年绿色低碳产业扶持计划申请指南,其中在新能源领域重点支持氢能、先进储能、等领域的技术创新,先进储能技术的研发及产业化为深圳市重点发展的战略性新兴产业;坪山区政府2021年出台《坪山区经济发展专项资金管理办法》,提出了重点在储能及新能源领域开展试点示范项目的研发。因此,开发一种高能量密度安全的电池来完善可再生能源系统是当务之急。
我团队借助一种新型的氧气储存介质研发了一款新型全固态陶瓷电池,其在能量密度、安全性以及使用寿命等方面均优于现有的几种电池,如液流电池,铅酸电池,锂离子电池,钠硫电池等。在有氢气、烃类或者氨气存在的情况下,本项目的新型全固态陶瓷电池可以直接作为发电装置,与SOFCs无异,可以同时发电和供热。在没有燃料存在的条件下,可以将电能和环境中的氧气交换,电池放电时吸收氧气,电池充电时释放氧气同时供热,利用热泵技术将热量导出,适合需要氧气和热量的深空和深海载人环境使用,对当今我国深蓝战略发展极其重要。
图1、申请人近期试制的具有防氨腐蚀涂层的连接体。A为连接体阴极接触面刨面图,B为平视和俯视图,C为15组连接体实物照片