天津大學自主研發的水系鋅基電池光儲充一體化示範項目投入運營
2020-11-30 中國教育在線近日，全國首個由新型水系鋅基電池電芯組成的光儲充一體項目在溫州樂清投入運營。該項目技術由天津大學材料學院電化學儲能研究團隊自主研發，是水系鋅基電池在國內儲能領域的首次應用，為電網儲能和電力調峰成功配備上了「大型充電寶」。
電化學儲能具有使用方便、環境汙染少，不受地域限制，在能量轉換上不受卡諾循環限制、轉化效率高、比能量和比功率高等優點，因此可被廣泛應用於一次調頻、削峰填谷、新能源應用等領域。電化學儲能技術的規模化應用對改善我國能源結構，提升我國能源安全性具有重大意義。出於規模儲能對能量總量的需求，大量電芯需要被集中放置，系統出錯概率相比電動車及手機更高，更需要極高的安全性以保障生命財產安全。
為有效應對儲能系統的需求，天津大學材料科學與工程學院電化學儲能研究團隊近期在水系電池方面取得重大突破，在能量密度和循環性等關鍵問題上取得重要進展，開發出了具有高安全性、高能量密度、大功率、在生產和使用過程中不產生汙染的水系鋅基電池，相關成果發表在能源領域國際學術期刊《自然·能源》和《自然·通訊》等期刊上。
據介紹，根據電解液的不同，電池分為水系電池和有機溶液電池。以鋰離子為代表的有機溶液電池能量密度高，循環性好，輸出功率大，廣泛應用在電子產品上。但由於使用易燃的有機電解質存在安全隱患，以鉛酸電池為代表的水系電池，由於內部的電解液是水溶液，安全性能極高，大規模應用在儲能系統、後備電源、緊急設備等領域。但鉛酸電池的能量、功率密度較低，循環性較差，較難滿足進一步的大規模儲能需求。研發兼具高安全性、高能量密度和成本低等優勢為一身的電池，是科研人員攻關的重點方向。
此次天津大學材料科學與工程學院研發的水系電池極大程度地克服了傳統水系電池的缺陷，具有容量大、比能量高（一般為鎘鎳電池的1-2倍；鉛酸電池的2倍以上）、安全性好、無記憶效應、低溫性能優異（工作溫度-40℃~55℃）、可大電流快速充放電等優點，成為能夠廣泛應用於生產和生活中的一種高安全、高性能、高環保的綠色電池。
據團隊負責人介紹，所研發的高安全性水系鋅基電池一經上市即受到了國內外重點企業的迅速關注，如基於該電池的50 kW/150 kWh儲能系統在國家電網浙江樂清市供電有限公司進行示範應用。此外，該水系鋅基電池儲能系統還獲得了阿聯 AL MASA TECHNICAL GEN TRADING L.L.C.企業的採購和推廣應用。
「高能量密度、高循環性的水系電池將是未來電池技術發展和應用的重點。」團隊負責人表示，「未來，我們將進一步加大研究力度，繼續圍繞新能源環保領域的關鍵性技術研發和材料應用進行更加深入的創新性研究工作，努力研發出性能更好的電池，以勤勉踏實的科研精神和創新求索的科學態度為祖國在新能源、新技術、新發展等方面貢獻綿薄之力。」
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