什么电池可循环使用超万次？锰氢气电池可循环充电1w次
来源：宝鄂实业
2019-03-04 12:27
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记者7日获悉，由美国斯坦福大学崔屹教授领衔的研究团队介绍了一种可循环充电1万次以上的锰氢气电池，可实现10年以上的稳定性能。该成果发表在《自然·能源》上。
据该成果的第一作者、美国斯坦福大学材料科学与工程学院的陈维博士介绍，他们发明的锰氢气电池使用高表面积的碳作为正极集流体，易溶于水的硫酸锰盐作为电解液，由催化剂控制的氢气作为负极。该电池从设计、充放电原理、测试方法和性能上都有别于以往任何水系电池。
成果显示，锰氢气电池具有非常优异的电化学性能，比如稳定的放电电压1.3伏，高倍率的放电电流100mA/cm2，大于1万次的稳定循环，以及较高的质量能量密度139Wh/kg和体积能量密度210Wh/L。而且，该电池很容易放大用于大规模储能。
大规模储能是实现可再生能源普及应用的核心技术。现有的大规模储能技术（如抽水储能、压缩空气储能）以及各种蓄能电池（如锂离子电池、钠硫电池、液流电池）等均存在不同的问题，远不能满足大规模储能廉价、安全、高能量密度和高稳定性的要求。崔屹表示：“锰氢气电池的发明将对大规模储能的格局产生重要影响，进一步缓解由传统化石能源带来的严重碳排放和空气污染。”
了解，发达国家用于电站调峰和风力储能的钒电池产业发展迅速，技术已经基本成熟。在日本，大功率钒电池储能系统已投入使用，并全力推进其商业化进程，北海道的钒电池示范系统已经充放电27万次；美国也将钒电池列在储能技术发展规划的首要位置。在我国，钒电池产业还处于起步阶段。然而资料显示，我国钒储量占全球储量的35%，居全球第一位，钒产量占全球产量的48%，得天独厚的钒资源优势为我国钒电池产业的发展创造了十分有利的条件。
2012年，由融科储能公司建设的“5MW/10MWh全钒液流电池储能应用示范电站”在沈阳市龙源卧牛石风电场落成，并顺利通过辽宁电网和业主的验收，各项指标全部达到设计要求。“这是目前世界上第一套实际并网运行超过四年的5MW级钒电池储能电站，标志着我们公司在该领域技术研发、成套产品生产等方面处于国际领先水平。”大连融科储能技术有限公司总裁助理王晓丽告诉《经济日报》记者，该储能电站直接接受辽宁省电力公司调度，参与电网削峰填谷，有效提高电网对风力发电的接纳能力，推动可再生能源发电的健康发展，促进了节能减排。
稳定运行四年多以来，该储能系统大大提高了风电场输出功率的可靠性。相较于常规发电机组，风电场发电具有较大的波动性和随机性，无法根据实际需求随时保障平稳供电。“比如某天下午三点，电力公司要为A用户提供两小时50兆瓦功率的电力，如果当时风力不足就无法满足所需功率。”王晓丽说，而储能系统实时吸收和释放功率，可以使风电场更加适应电力系统调度的运行需要，将其作为有效电源进行管理。此外，储能系统在平滑风电场出力、提高风电供电可靠性等方面也发挥着十分重要的作用。
据该成果的第一作者、美国斯坦福大学材料科学与工程学院的陈维博士介绍，他们发明的锰氢气电池使用高表面积的碳作为正极集流体，易溶于水的硫酸锰盐作为电解液，由催化剂控制的氢气作为负极。该电池从设计、充放电原理、测试方法和性能上都有别于以往任何水系电池。
成果显示，锰氢气电池具有非常优异的电化学性能，比如稳定的放电电压1.3伏，高倍率的放电电流100mA/cm2，大于1万次的稳定循环，以及较高的质量能量密度139Wh/kg和体积能量密度210Wh/L。而且，该电池很容易放大用于大规模储能。
大规模储能是实现可再生能源普及应用的核心技术。现有的大规模储能技术（如抽水储能、压缩空气储能）以及各种蓄能电池（如锂离子电池、钠硫电池、液流电池）等均存在不同的问题，远不能满足大规模储能廉价、安全、高能量密度和高稳定性的要求。崔屹表示：“锰氢气电池的发明将对大规模储能的格局产生重要影响，进一步缓解由传统化石能源带来的严重碳排放和空气污染。”
了解，发达国家用于电站调峰和风力储能的钒电池产业发展迅速，技术已经基本成熟。在日本，大功率钒电池储能系统已投入使用，并全力推进其商业化进程，北海道的钒电池示范系统已经充放电27万次；美国也将钒电池列在储能技术发展规划的首要位置。在我国，钒电池产业还处于起步阶段。然而资料显示，我国钒储量占全球储量的35%，居全球第一位，钒产量占全球产量的48%，得天独厚的钒资源优势为我国钒电池产业的发展创造了十分有利的条件。
2012年，由融科储能公司建设的“5MW/10MWh全钒液流电池储能应用示范电站”在沈阳市龙源卧牛石风电场落成，并顺利通过辽宁电网和业主的验收，各项指标全部达到设计要求。“这是目前世界上第一套实际并网运行超过四年的5MW级钒电池储能电站，标志着我们公司在该领域技术研发、成套产品生产等方面处于国际领先水平。”大连融科储能技术有限公司总裁助理王晓丽告诉《经济日报》记者，该储能电站直接接受辽宁省电力公司调度，参与电网削峰填谷，有效提高电网对风力发电的接纳能力，推动可再生能源发电的健康发展，促进了节能减排。
稳定运行四年多以来，该储能系统大大提高了风电场输出功率的可靠性。相较于常规发电机组，风电场发电具有较大的波动性和随机性，无法根据实际需求随时保障平稳供电。“比如某天下午三点，电力公司要为A用户提供两小时50兆瓦功率的电力，如果当时风力不足就无法满足所需功率。”王晓丽说，而储能系统实时吸收和释放功率，可以使风电场更加适应电力系统调度的运行需要，将其作为有效电源进行管理。此外，储能系统在平滑风电场出力、提高风电供电可靠性等方面也发挥着十分重要的作用。
