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近日，全國(guó)首個(gè)由新型水系鋅基電池電芯組成的光儲(chǔ)充一體化項(xiàng)目在溫州樂(lè)清投入運(yùn)營(yíng)。該項(xiàng)目技術(shù)由天津大學(xué)材料學(xué)院電化學(xué)儲(chǔ)能研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，是水系鋅基電池在國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能領(lǐng)域的首次應(yīng)用，為電網(wǎng)儲(chǔ)能和電力調(diào)峰成功配備上了“大型充電寶”。
電化學(xué)儲(chǔ)能具有使用方便、環(huán)境污染少，不受地域限制，在能量轉(zhuǎn)換上不受卡諾循環(huán)限制、轉(zhuǎn)化效率高、比能量和比功率高等優(yōu)點(diǎn)，因此可被廣泛應(yīng)用于一次調(diào)頻、削峰填谷、新能源應(yīng)用等領(lǐng)域。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用對(duì)改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，提升我國(guó)能源安全性具有重大意義。出于規(guī)模儲(chǔ)能對(duì)能量總量的需求，大量電芯需要被集中放置，系統(tǒng)出錯(cuò)概率相比電動(dòng)車(chē)及手機(jī)更高，更需要極高的安全性以保障生命財(cái)產(chǎn)安全。
為有效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求，天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院電化學(xué)儲(chǔ)能研究團(tuán)隊(duì)近期在水系電池方面取得重大突破，在能量密度和循環(huán)性等關(guān)鍵問(wèn)題上取得重要進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出了具有高安全性、高能量密度、大功率、在生產(chǎn)和使用過(guò)程中不產(chǎn)生污染的水系鋅基電池，相關(guān)成果發(fā)表在能源領(lǐng)域國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》和《自然·通訊》等期刊上。
據(jù)介紹，根據(jù)電解液的不同，電池分為水系電池和有機(jī)溶液電池。以鋰離子為代表的有機(jī)溶液電池能量密度高，循環(huán)性好，輸出功率大，廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品上。但由于使用易燃的有機(jī)電解質(zhì)存在安全隱患，以鉛酸電池為代表的水系電池，由于內(nèi)部的電解液是水溶液，安全性能極高，大規(guī)模應(yīng)用在儲(chǔ)能系統(tǒng)、后備電源、緊急設(shè)備等領(lǐng)域。但鉛酸電池的能量、功率密度較低，循環(huán)性較差，較難滿足進(jìn)一步的大規(guī)模儲(chǔ)能需求。研發(fā)兼具高安全性、高能量密度和成本低等優(yōu)勢(shì)為一身的電池，是科研人員攻關(guān)的重點(diǎn)方向。
此次天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研發(fā)的水系電池極大程度地克服了傳統(tǒng)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(wú)記憶效應(yīng)、低溫性能優(yōu)異（工作溫度-40℃~55℃）、可大電流快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，成為能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中的一種高安全、高性能、高環(huán)保的綠色電池。
據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，所研發(fā)的高安全性水系鋅基電池一經(jīng)上市即受到了國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)企業(yè)的迅速關(guān)注，如基于該電池的50 kW/150 kWh儲(chǔ)能系統(tǒng)在國(guó)家電網(wǎng)浙江樂(lè)清市供電有限公司進(jìn)行示范應(yīng)用。此外，該水系鋅基電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還獲得了阿聯(lián)酋 AL MASA TECHNICAL GEN TRADING L.L.C.企業(yè)的采購(gòu)和推廣應(yīng)用。
“高能量密度、高循環(huán)性的水系電池將是未來(lái)電池技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重點(diǎn)。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，“未來(lái)，我們將進(jìn)一步加大研究力度，繼續(xù)圍繞新能源環(huán)保領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)研發(fā)和材料應(yīng)用進(jìn)行更加深入的創(chuàng)新性研究工作，努力研發(fā)出性能更好的電池，以勤勉踏實(shí)的科研精神和創(chuàng)新求索的科學(xué)態(tài)度為祖國(guó)在新能源、新技術(shù)、新發(fā)展等方面貢獻(xiàn)綿薄之力。”
電化學(xué)儲(chǔ)能具有使用方便、環(huán)境污染少，不受地域限制，在能量轉(zhuǎn)換上不受卡諾循環(huán)限制、轉(zhuǎn)化效率高、比能量和比功率高等優(yōu)點(diǎn)，因此可被廣泛應(yīng)用于一次調(diào)頻、削峰填谷、新能源應(yīng)用等領(lǐng)域。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用對(duì)改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，提升我國(guó)能源安全性具有重大意義。出于規(guī)模儲(chǔ)能對(duì)能量總量的需求，大量電芯需要被集中放置，系統(tǒng)出錯(cuò)概率相比電動(dòng)車(chē)及手機(jī)更高，更需要極高的安全性以保障生命財(cái)產(chǎn)安全。
為有效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求，天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院電化學(xué)儲(chǔ)能研究團(tuán)隊(duì)近期在水系電池方面取得重大突破，在能量密度和循環(huán)性等關(guān)鍵問(wèn)題上取得重要進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出了具有高安全性、高能量密度、大功率、在生產(chǎn)和使用過(guò)程中不產(chǎn)生污染的水系鋅基電池，相關(guān)成果發(fā)表在能源領(lǐng)域國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》和《自然·通訊》等期刊上。
據(jù)介紹，根據(jù)電解液的不同，電池分為水系電池和有機(jī)溶液電池。以鋰離子為代表的有機(jī)溶液電池能量密度高，循環(huán)性好，輸出功率大，廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品上。但由于使用易燃的有機(jī)電解質(zhì)存在安全隱患，以鉛酸電池為代表的水系電池，由于內(nèi)部的電解液是水溶液，安全性能極高，大規(guī)模應(yīng)用在儲(chǔ)能系統(tǒng)、后備電源、緊急設(shè)備等領(lǐng)域。但鉛酸電池的能量、功率密度較低，循環(huán)性較差，較難滿足進(jìn)一步的大規(guī)模儲(chǔ)能需求。研發(fā)兼具高安全性、高能量密度和成本低等優(yōu)勢(shì)為一身的電池，是科研人員攻關(guān)的重點(diǎn)方向。
此次天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研發(fā)的水系電池極大程度地克服了傳統(tǒng)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(wú)記憶效應(yīng)、低溫性能優(yōu)異（工作溫度-40℃~55℃）、可大電流快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，成為能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中的一種高安全、高性能、高環(huán)保的綠色電池。
據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，所研發(fā)的高安全性水系鋅基電池一經(jīng)上市即受到了國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)企業(yè)的迅速關(guān)注，如基于該電池的50 kW/150 kWh儲(chǔ)能系統(tǒng)在國(guó)家電網(wǎng)浙江樂(lè)清市供電有限公司進(jìn)行示范應(yīng)用。此外，該水系鋅基電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還獲得了阿聯(lián)酋 AL MASA TECHNICAL GEN TRADING L.L.C.企業(yè)的采購(gòu)和推廣應(yīng)用。
“高能量密度、高循環(huán)性的水系電池將是未來(lái)電池技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重點(diǎn)。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，“未來(lái)，我們將進(jìn)一步加大研究力度，繼續(xù)圍繞新能源環(huán)保領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)研發(fā)和材料應(yīng)用進(jìn)行更加深入的創(chuàng)新性研究工作，努力研發(fā)出性能更好的電池，以勤勉踏實(shí)的科研精神和創(chuàng)新求索的科學(xué)態(tài)度為祖國(guó)在新能源、新技術(shù)、新發(fā)展等方面貢獻(xiàn)綿薄之力。”
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