日常生活中司空見慣的絲襪，到了科學(xué)家手里竟然成為解決電池儲能問題的“利器”。日前從中科院電工所獲悉，該所陳永翀團隊成功研發(fā)出一種以“絲襪”作為電池關(guān)鍵部件的鋰離子液流電池。這樣的“絲襪”電池有什么神奇之處？
    中科院電工所儲能技術(shù)研究組組長、固態(tài)反應(yīng)與擴散中匈國際合作項目中方負責(zé)人陳永翀神采飛揚地說，“鋰離子液流電池是由我們獨立提出，并在國內(nèi)最早開發(fā)的新型儲能電池技術(shù)。它綜合了鋰離子電池和液流電池的優(yōu)點，在電網(wǎng)儲能領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，目前已完成技術(shù)原理驗證，進入基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵時期。”
    2010年，陳永翀在從事傳統(tǒng)鋰電池研究時，感覺鋰電池作為大型兆瓦級儲能裝備有一些弊端，即正負極是固定的，“電池成組壽命和安全性存在問題，并且成本太高”。而液流電池的正負極電解液可循環(huán)流動，應(yīng)用于大規(guī)模儲能時成本較低。“當(dāng)時我就想，能不能把鋰電池和液流電池各自的優(yōu)點綜合起來，開發(fā)一種全新的儲能電池，實現(xiàn)輸出功率和儲能容量彼此獨立。”
    在多次嘗試后，陳永翀?zhí)岢?a href="http://www.www.astra-soft.com">鋰離子液流電池的概念。“事實上，美國麻省理工學(xué)院也曾提出類似的技術(shù)概念并開展了研究，但當(dāng)時沒有公開。不過，美國科學(xué)家想利用它開發(fā)電動車的動力電池，我們主要想用它做分布式電網(wǎng)的儲能裝備，雙方側(cè)重點不一樣。”
    由于陳永翀團隊是國內(nèi)唯一從事鋰離子液流電池技術(shù)研究的團隊，此前并無先例，原創(chuàng)性很強，因此在尋求經(jīng)費支持上頗費工夫。“關(guān)鍵時刻，所里給我提供了一筆配套資金支持，加上北京好風(fēng)光儲能技術(shù)有限公司的合作資金，我們的研究得以順利進行。”
    據(jù)了解，美國能源部先進研究計劃署也看好這項技術(shù)，在今年3月宣布給予美國一個研究團隊高達340萬美元的資助。
    如今，歷時3年多，陳永翀團隊的研究已取得重大進展。“如何提高電池功率密度以降低電池成本，是目前鋰離子液流電池技術(shù)研究的重點。經(jīng)過反復(fù)試驗，我們發(fā)明了一種基于電池集流內(nèi)阻解耦思路的創(chuàng)新設(shè)計，可降低電池極化內(nèi)阻，從而提高電池的功率密度。這種設(shè)計屬世界首創(chuàng)。”陳永翀自豪地說。
    不過，這種創(chuàng)新設(shè)計需要一種被稱為“多孔集流體”的關(guān)鍵部件參與電池電能的反復(fù)存儲和釋放。“理論上講，多孔集流體必須盡可能的薄，在完成電子導(dǎo)電的同時，還必須具備足夠多的孔隙允許鋰離子快速通過。”在反復(fù)比較十余種多孔材料后，研究團隊在絲襪中找到了答案。
    “看，這就是我們當(dāng)時找來的各種材料，價格不一，最貴的要每平方米1000元，而尼龍絲襪材料每平方米只需要5元。”陳永翀指著試驗臺上成堆的實驗布料說。
　　試驗臺的一側(cè)擺放著已做好的電池。絲襪材料經(jīng)特殊加工后，被組裝成不同大小的電池，最后和其他部件一起，變成臉盆大小的儲能電池模塊。“當(dāng)然，這個模塊的大小還可根據(jù)需要進行調(diào)整。”
　　試驗臺旁邊的充放電測試設(shè)備上掛滿了不同形狀的電池，看上去猶如小賣部的貨架。連接上電壓后，科研人員在電腦上就可查看“絲襪”電池的各項數(shù)據(jù)。
　　“絲襪的主要成分為聚酰胺（俗稱尼龍），具有豐富的彈性多孔結(jié)構(gòu)，厚度極薄但強度很高，并且耐電解液腐蝕，在浸染導(dǎo)電漿料后變成了理想的多孔集流體材料。采用絲襪材料制作的電池，功率密度提高了一個數(shù)量級，是原來鋰離子液流電池功率密度的10多倍。”陳永翀介紹說，更重要的是相對其他材料，絲襪材料非常便宜，因此電池成本得以大幅降低。
　　“新型儲能技術(shù)能否實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，成本是關(guān)鍵。目前，我們正繼續(xù)優(yōu)化這種新型電池，預(yù)計再有兩三年時間，這種‘絲襪’電池將逐步進入實用化階段。大約5年后，這種新型儲能裝備估計就可以被大規(guī)模應(yīng)用在新能源領(lǐng)域。”陳永翀說，屆時低成本儲能電池技術(shù)將邁入新的發(fā)展時代。
 
 
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