一個(gè)阻礙可再生能源比如說(shuō)風(fēng)能和太陽(yáng)能成為主要能源的障礙在于在有限風(fēng)吹和日照時(shí)期內(nèi)電池儲(chǔ)能的低效。
另一方面，這導(dǎo)致持久的強(qiáng)風(fēng)和陽(yáng)光直射時(shí)期大量的能量被浪費(fèi)了。這種新的由鈉-銫合金制成的電極則可以改變這種現(xiàn)象。
新的鈉-銫電極使得鈉電池能在更低溫度下工作，并且允許他們?cè)趫?bào)廢前經(jīng)歷更大數(shù)量的再充電循環(huán)。這種電極還能能幫助促進(jìn)生產(chǎn)和減少意外失火風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)前爭(zhēng)論
根據(jù)邦能源咨詢公司的資料，有一大批集裝箱大小的鈉電池正在美國(guó)、歐洲和日本各地使用，儲(chǔ)存了超過(guò)3億瓦特的能量。然而，這些電池有著非常高的工作溫度，在有些情況下達(dá)到350攝氏度。這個(gè)溫度已經(jīng)足夠引起大多數(shù)材料的損傷，由此，需要大量的對(duì)于鈉電池的貴金屬研究。即使如此，它們的工作壽命仍然不長(zhǎng)。
“在更低溫度下工作對(duì)鈉電池有重大意義，并且可以使得電池儲(chǔ)存更多的可再生能源以及強(qiáng)化電網(wǎng)。
從事這項(xiàng)研究的PNNL團(tuán)隊(duì)，受能源部電力傳送和能量可靠性部門(mén)的資助，致力于嘗試改變電池的工作溫度，使其在合適的溫度下工作，這將會(huì)使電池持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間，并且效率更高。
典型的鈉電池包括被兩個(gè)電極固態(tài)薄膜(由β氧化鋁陶瓷制得)。有兩種類(lèi)型的這類(lèi)電池，一般通過(guò)電極陽(yáng)極的材料進(jìn)行區(qū)分。有一些在電極中使用了硫，這被稱作鈉硫電池；還有一些是使用氯化鎳的ZEBRA電池。
即便電池的工作溫度被降低，這項(xiàng)工作也不意味著結(jié)束。當(dāng)在400攝氏度以下環(huán)境工作時(shí)，負(fù)的鈉電極則不能被β—氧化鋁（陶瓷電解液）充分覆蓋，在這種情況下鈉卷成球狀（見(jiàn)頂圖，左）導(dǎo)致電池效率變低。
新的電極—新的方法
PNNL研究者相信需要采用不同的方法來(lái)解決潤(rùn)濕性問(wèn)題，并且決定修飾負(fù)電極。團(tuán)隊(duì)嘗試了一系列鈉合金，以及將鈉和其他金屬混合，而不是以往的純態(tài)鈉。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)液態(tài)的鈉-銫合金基本上”浸潤(rùn)“了β氧化鋁薄膜。（見(jiàn)頂圖，右）
圖為路小川在手套箱中組裝鈉電池。太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供
新電池的測(cè)試表明它可以在遠(yuǎn)低于150攝氏度下工作。并且，每克的儲(chǔ)能達(dá)到420毫安時(shí)，這和當(dāng)前設(shè)計(jì)的鈉電池不相上下。
除了降低工作溫度意外，這種新的合金電池有更強(qiáng)的保持儲(chǔ)能的性能。PNNL在經(jīng)過(guò)100次充放電循環(huán)測(cè)試后，它能夠保持97%的相對(duì)于最初使用的儲(chǔ)存能力，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)電池在60次充放電循環(huán)后保持的70%儲(chǔ)能。
在電池中貴重耐用的材料也因?yàn)榈偷墓ぷ鳒囟榷兊貌皇潜匦?。這降低了花費(fèi)，使得電池生產(chǎn)過(guò)程更加流線化。這所導(dǎo)致的成本降低抵消了代替部分鈉的銫金屬的引入。
PNNL研究團(tuán)隊(duì)的下一步計(jì)劃建造可以在更大的電池中測(cè)試的更大的電極，這和實(shí)際在可再生能源儲(chǔ)存中的應(yīng)用情況更加接近。
