电网储能用新铁基液流电池问世千次循环充电仍保持超九成最大容量

美国能源部太平洋西北国家实验室团队在一种新的电池设计中，创新性地将水处理设施中使用的一种常见化学品用于大规模储能。这一设计为造出安全、经济的水基液流电池开辟了新途径，同时该电池由储备丰富的材料制成，为将风能和太阳能等间歇性能源纳入国家电网提供了可能。研究成果发表在最新的《自然·通讯》上。

此次实验室规模的新铁基电池，在连续1000次充电循环中表现出显著的循环稳定性，同时保持其最大容量的98.7%。相比之下，先前类似铁基电池在更少的充电周期内，充电容量会下降两个数量级。

铁基液流电池将能量储存在一种独特的液体化学物质中，称为含氮三膦酸酯、次氮基三甲基膦酸。该物质能将带电铁与中性pH值的磷酸盐基液体电解质或能量载体相结合。至关重要的是，该物质在工业上可大量获得，因为它通常被水处理厂用于抑制腐蚀。

液流电池由两个腔室组成，每个腔室都充满不同的液体。电池通过电化学反应充电，并以化学键的形式储存能量。当连接到外部电路时，它们会释放能量，从而为电气设备供电。

液流电池可作为电网的备用发电机，是可再生能源储能脱碳战略的关键支柱之一。它们的优点是能以任何规模建造，从实验室工作台规模到城市街区的大小均可。

研究团队的初始设计能量密度可以达到9瓦时/升，相比之下，商业化的钒基系统的能量密度为25瓦时/升。但用地球上储量丰富的材料构建的新系统，可轻松进行扩展以提供相同的能量输出。