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化項目在溫州樂清投入運營。該項目技術(shù)由天津大學(xué)材料學(xué)院電化學(xué)儲能研究團隊自主研發(fā)，是水系鋅基電池在國內(nèi)儲能領(lǐng)域的首次應(yīng)用，為電網(wǎng)儲能和電力調(diào)峰成功配備上了“大型充電寶”。

電化學(xué)儲能具有使用方便、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，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)儲能技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用對改善我國能源結(jié)構(gòu)，提升我國能源安全性具有重大意義。出于規(guī)模儲能對能量總量的需求，大量電芯需要被集中放置，系統(tǒng)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(chǎn)安全。

為有效應(yīng)對儲能系統(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(huán)性等關(guān)鍵問題上取得重要進(jìn)展，開發(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(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)勢為一身的電池，是科研人員攻關(guān)的重點方向。

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，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)團隊負(fù)責(zé)人介紹，所研發(fā)的高安全性水系鋅基電池一經(jīng)上市即受到了國內(nèi)外重點企業(yè)的迅速關(guān)注，如基于該電池的50 kW/150 kWh儲能系統(tǒng)在國家電網(wǎng)浙江樂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電池技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重點。”團隊負(fù)責(zé)人表示，“未來，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，以勤勉踏實的科研精神和創(chuàng)新求索的科學(xué)態(tài)度為祖國在新能源、新技術(shù)、新發(fā)展等方面貢獻(xiàn)綿薄之力。”