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2022年09月26日
中国科大在大规模储能电池方向取得系列进展

近日,中国科学技术大学化学与材料科学学院陈维教授课题组受邀在国际著名综述期刊Chemical Reviews发表了题为“Rechargeable Batteries for Grid Scale Energy Storage”的综述文章(DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00289),深入探讨了二次电池用于电网级大规模储能应用的现状、前景和挑战,尤其是新兴电池技术实用化过程中的问题和解决策略,并系统性的总结和讨论了一系列典型的具有优越前景的大规模储能电池技术。

日益增长的全球能源消耗推动了可再生能源技术的全面发展,以应对温室气体的大量排放和环境污染,助力碳中和。电化学性能优异的电池储能技术可以很好的结合间歇性的可再生能源,如:太阳能、风能等,实现大规模储能应用。近年来,众多电池技术在电网式规模化储能中展示了巨大的应用潜力。然而,由于学术研究与工业化应用的差异性,电池储能技术的实际应用受到了巨大的阻碍。该综述对电网级大规模储能电池的研究进行了深入的探讨和综合的分析。此外,该综述还讨论了一系列典型的具有优越前景的电池储能技术的最新进展和挑战,包括金属离子电池(锂离子电池,钠离子电池,钾离子电池,铝离子电池,镁离子电池,锌离子电池)、铅酸电池、熔融盐电池、碱性电池、液流电池、金属空气电池和氢气电池等,并制定了一些电池标准化的测试和参数分析准则,为电池的大规模储能应用提供了一条有效的途径(图1)。

图1.电网级大规模储能电池的开发和应用。

近年来,陈维教授课题组致力于大规模储能电池的研究和应用开发,已在可充电氢气电池储能体系(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)(图2)和水系金属离子电池储能体系(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)(图3)等研究方向取得了一系列重要的阶段性成果。

图2.氢气二次电池。

图3.水系金属离子二次电池。

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心的博士后朱正新、化学与材料科学学院的博士生蒋涛立和Mohsin Ali为该综述论文的共同第一作者,中国科学技术大学化学与材料科学学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心的陈维教授为该论文的通讯作者,中国科学技术大学化学与材料科学学院的硕士生孟亚寒、美国斯坦福大学的崔屹教授和郑州大学的金阳教授为合作作者。大规模储能电池系列研究工作得到中国科大人才团队项目和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00289


(化学与材料科学学院、科研部)

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