【儀表網 儀表研發】近日，中國科學技術大學化學與材料科學學院陳維教授課題組受邀在國際著名綜述期刊Chemical Reviews發表了題為“Rechargeable Batteries for Grid Scale Energy Storage”的綜述文章(DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00289)，深入探討了二次電池用于電網級大規模儲能應用的現狀、前景和挑戰，尤其是新興電池技術實用化過程中的問題和解決策略，并系統性的總結和討論了一系列典型的具有優越前景的大規模儲能電池技術。
日益增長的全球能源消耗推動了可再生能源技術的全面發展，以應對溫室氣體的大量排放和環境污染，助力碳中和。電化學性能優異的電池儲能技術可以很好的結合間歇性的可再生能源，如：太陽能、風能等，實現大規模儲能應用。近年來，眾多電池技術在電網式規模化儲能中展示了巨大的應用潛力。然而，由于學術研究與工業化應用的差異性，電池儲能技術的實際應用受到了巨大的阻礙。該綜述對電網級大規模儲能電池的研究進行了深入的探討和綜合的分析。此外，該綜述還討論了一系列典型的具有優越前景的電池儲能技術的最新進展和挑戰，包括金屬離子電池(鋰離子電池，鈉離子電池，鉀離子電池，鋁離子電池，鎂離子電池，鋅離子電池)、鉛酸電池、熔融鹽電池、堿性電池、液流電池、金屬空氣電池和氫氣電池等，并制定了一些電池標準化的測試和參數分析準則，為電池的大規模儲能應用提供了一條有效的途徑(圖1)。
圖1.電網級大規模儲能電池的開發和應用。
近年來，陳維教授課題組致力于大規模儲能電池的研究和應用開發，已在可充電氫氣電池儲能體系(Nat. Energy3 (2018) 428-435;Proc. Natl. Acad. Sci. USA115 (2018) 11694-11699;Nano Lett.20 (2020) 3278-3283;Adv. Funct. Mater.31 (2021) 2101024;Energy Storage Mater.42 (2021) 464-469;Mater. Today Energy19 (2021) 100603;J. Am. Chem. Soc.143(2021) 20302-20308;Nat. Commun.13 (2022) 2805)(圖2)和水系金屬離子電池儲能體系(Adv.Energy Mater.9 (2020) 1902085;Adv.Energy Mater.5 (2021) 2002904;Small17 (2021) 2103921;ACS Mater. Lett.11 (2021) 1558-1565;Nano Lett.20 (2021) 8863-8871;eScience1 (2021) 178-185;Energy Storage Mater.47 (2022)113-121;Adv.Energy Mater.12 (2022)2103352;Adv.Energy Mater.12(2022)2103705;Adv.Mater.34 (2022) 2203249)(圖3)等研究方向取得了一系列重要的階段性成果。
圖2.氫氣二次電池。
圖3.水系金屬離子二次電池。
中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心的博士后朱正新、化學與材料科學學院的博士生蔣濤立和Mohsin Ali為該綜述論文的共同第一作者，中國科學技術大學化學與材料科學學院、合肥微尺度物質科學國家研究中心的陳維教授為該論文的通訊作者，中國科學技術大學化學與材料科學學院的碩士生孟亞寒、美國斯坦福大學的崔屹教授和鄭州大學的金陽教授為合作作者。大規模儲能電池系列研究工作得到中國科大人才團隊項目和中央高校基本科研業務費專項資金的資助。
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