桑迪亚国家实验室的研究人员设计了一种新型的熔融钠电池，用于电网规模的能量存储。今天发表在《科学杂志》上的一篇论文分享了这种新的电池设计细胞报告物理科学欧洲杯线上买球．
熔融钠电池多年来一直被用于储存来自可再生能源的能量，如太阳能电池板和风力涡轮机。然而，市面上可以买到的熔融钠电池，即钠硫电池，通常在520-660华氏度下工作。桑迪亚的新型熔融碘化钠电池的工作温度要低得多，只有230华氏度。
“我们一直在努力将熔融钠电池的工作温度降至物理上尽可能低的水平，该项目的首席研究员利奥·斯莫尔(Leo Small)说。“降低电池温度可以节省大量成本。你可以用比较便宜的材料。欧洲杯足球竞彩电池需要更少的绝缘，连接所有电池的电线也可以更薄。”
然而，他补充说，在550度下工作的电池化学物质在230度下就不能工作了。在实现这种较低操作温度的主要创新中，有一项是他所称的阴极电解质的开发。阴极液是两种盐的液体混合物，在这种情况下是碘化钠和氯化镓。
制造更好电池的基础知识
碱性铅酸电池，通常用作汽车点火电池，它有一个铅板和一个中间有硫酸电解质的二氧化铅板。当电池释放能量时，铅板与硫酸反应，形成硫酸铅和电子。这些电子启动汽车并返回到电池的另一侧，在那里，二氧化铅板利用电子和硫酸形成硫酸铅和水。新的熔融钠电池、铅板被液态金属钠和二氧化铅板代替液体混合物的碘化钠和少量的氯化镓,Erik Spoerke说材料科学家一直致力于熔融钠电池超过十年之久。欧洲杯足球竞彩
当能量从新电池中释放出来时，金属钠会产生钠离子和电子。另一边，电子把碘变成了碘离子。钠离子穿过分离器到另一边，在那里它们与碘离子反应形成熔融的碘化钠盐。电池的中间不是硫酸电解液，而是一种特殊的陶瓷隔膜，只能让钠离子左右移动，其他什么都不能。
＂在我们的系统中，不像锂离子电池，所有东西的两面都是液体。”Spoerke说。“这意味着我们不必处理材料经历复杂相变或解体的问题;都是液体。基本上，这些液体电池的寿命不像其他电池那么有限。”
事实上，商用熔钠电池的使用寿命为10-15年，明显长于标准铅酸电池或锂离子电池。
更安全的持久电池
桑迪亚的小型实验室碘化钠电池在烤箱中测试了8个月。博士后研究员玛莎·格罗斯(Martha Gross)在过去两年里一直从事实验室测试，在这8个月里进行了400多次充电和放电实验。
她说，因为新冠肺炎疫情，他们不得不暂停实验一个月，让熔融的钠和阴极液冷却到室温并冻结。让格罗斯感到高兴的是，在将电池加热后，它仍然可以工作。
这意味着，如果发生大规模的能源中断，就像今年2月在德克萨斯州发生的那样，碘化钠电池可以使用，然后冷却，直到冻结。Spoerke补充说，一旦中断结束，它们就可以被加热、充电并恢复正常运行，而无需漫长或昂贵的启动过程，也不会降解电池内部的化学物质。
碘化钠电池也更安全。Spoerke说,“当锂离子电池内部出现故障时，它就会着火，导致电池过热。我们已经证明了电池的化学反应是不可能发生的。我们的电池，如果你把陶瓷分离器拿出来，让金属钠和盐混合，什么也不会发生。当然，电池会停止工作，但没有剧烈的化学反应或起火。”
斯莫尔补充说，如果外部火灾吞没了碘化钠电池，电池很可能会破裂和失效，但它不应该火上加柴或引发钠火。
此外，在3.6伏特电压下，新型碘化钠电池的工作电压比商用熔融钠电池高出40%。斯莫尔说，这种电压导致更高的能量密度，这意味着未来用这种化学物质制造的电池需要更少的电池，更少的电池之间的连接，存储相同电量的整体单位成本更低。
“我们真的很兴奋，因为我们在这篇论文中报道的新型阴极液，我们可以向系统中注入多少能量，”总补充道。“熔融钠电池已经存在了几十年，它们遍布全球，但从来没有人谈论过它们。所以，能够降低温度，得出一些数字，然后说，‘这是一个非常、非常可行的系统’，这是非常简单的。”
碘化钠电池的未来
Small说，碘化钠电池项目的下一步是继续调整和改进阴极液的化学成分，以取代氯化镓成分。氯化镓非常昂贵，比食盐贵100多倍。
Spoerke补充说，该团队还在进行各种工程调整，以使电池充放电更快、更充分。先前发现的一种加速电池充电的改进方法是在陶瓷分离器的熔融钠面涂上一层薄薄的锡。
Spoerke补充说，将碘化钠电池推向市场可能需要5到10年的时间，剩下的大部分挑战是商业化挑战，而不是技术挑战。
“这是低温熔融钠电池长期稳定循环的第一次演示，”Spoerke说。“我们把这些放在一起的神奇之处在于，我们已经确定了盐化学和电化学，使我们能够在华氏230度下有效工作。这种低温碘化钠结构是对熔融钠电池的重新定义。”
这种新型钠电池的开发得到了美国能源部电力储能项目办公室的支持。
