斯坦福大學(xué)研究人員開發(fā)的一種新的材料組合可能有助于開發(fā)一種可充電電池，能夠存儲(chǔ)通過風(fēng)能或太陽能源產(chǎn)生的大量可再生能源。隨著新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，這種新技術(shù)可以在正常的環(huán)境溫度下，快速、經(jīng)濟(jì)、高效地為電網(wǎng)提供能量。

一種名為液流電池的電池，長期以來一直被認(rèn)為是存儲(chǔ)間歇性可再生能源的有希望的候選者。然而，到目前為止，可能產(chǎn)生電流的液體種類要么受到它們所能輸送的能量的限制，要么需要極高的溫度，或者需要使用毒性很大或十分昂貴的化學(xué)品。

斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程助理教授WilliamChueh及其博士生AntonioBaclig和JasonRugolo（是Alphabet研究子公司XDevelopment的技術(shù)探索者），他們決定嘗試將鈉和鉀在室溫下混合形成液態(tài)金屬，作為電池電子供體或負(fù)向的液體。從理論上講，這種液態(tài)金屬每克的可用能量至少是其他流動(dòng)電池負(fù)極流體的10倍。

“我們未來還有很多工作要做。”AntonioBaclig說，“但這是一種新型的液流電池，我們可以通過使用地球上豐富的原料來更經(jīng)濟(jì)地更好地利用太陽能和風(fēng)能。”

該小組于7月18日將他們的科研成果發(fā)表在了“Joule”雜志上。

分離液流電池的正負(fù)極

為了使用電池的液態(tài)金屬負(fù)極端，該小組找到了一種合適的、由鉀和氧化鋁制成的陶瓷膜，以保持負(fù)極和正極材料分離，同時(shí)允許電流流動(dòng)。

這兩個(gè)進(jìn)步較之傳統(tǒng)液流電池的最大電壓增加了一倍多，該電池原型在數(shù)千小時(shí)的運(yùn)行中仍能保持穩(wěn)定。這種更高的電壓意味著這種尺寸的電池可以存儲(chǔ)更多的能量，這也降低了電池的生產(chǎn)成本。

“新電池技術(shù)有許多不同的性能指標(biāo)需要滿足：成本，效率，尺寸，壽命，安全性等，”AntonioBaclig說，“我們認(rèn)為這種技術(shù)有可能通過科研人員更多的工作來滿足所有的上述指標(biāo)要求，這就是我們?yōu)榇烁械脚d奮的原因。”

未來的改進(jìn)

斯坦福大學(xué)的博士團(tuán)隊(duì)除了AntonioBaclig之外，學(xué)生們還包括GeoffMcConohy和AndreyPoletayev，他們發(fā)現(xiàn)陶瓷膜可以非常有選擇性地防止鈉遷移到電池的正極，如果膜成功實(shí)現(xiàn)這種功能的話，這對液流電池來講是至關(guān)重要的。然而，這種類型的膜在高于200攝氏度（392華氏度）的溫度下效果才是最顯著的。為了追求室溫電池，該小組嘗試使用更薄的薄膜。這提高了設(shè)備的功率輸出，結(jié)果表明改進(jìn)膜的設(shè)計(jì)是一條很有發(fā)展前景的道路。

他們還試驗(yàn)了四種不同的液體作為電池的正極。水基液體會(huì)迅速降解膜，但他們認(rèn)為非水基液體的選擇將有助于改善電池的性能。