美國伯克利實驗室攜手通用公司(GE)共同探索電動汽車儲能新方案

付甜甜

美國伯克利實驗室攜手通用公司(GE)共同探索電動汽車儲能新方案

付甜甜

研發初衷：

這項研究最初是由EFRC(DOE-funded Energy Frontier Research Center)開始的。其目標是研發新的儲能技術，這項技術將是有機液流電池和燃料電池的結合。燃料電池的一個弊端就是陰極的氧化反應緩慢，因此就需要著眼于研發快速的、效率高的以及實用的液體陰極。最后，一個關于液流電池的想法出現了。

傳統的液流電池缺陷：

(1)電解液成本高，因含稀有材料如釩，特別是用于電網這種大規模電力存儲，需要大量的釩；(2)隔膜非常昂貴，而且需要經常維護。

研發目標：

■研發出用戶用得起的儲能方案，使汽車能行駛240英里；

■為電動汽車研發低成本的新型水基液流電池；

■其價格僅僅是目前市場上同等電池的四分之一。

研發單位：

現在，電動汽車的發展受制于電池笨重、昂貴且浪費空間。傳統的電池組包含幾百個電池，每個電池都包含眾多固體電極。這些都使得電池非常笨重。美國伯克利國家實驗室的科學家攜手美國通用公司（GE）的科學家有望找到下一代電動汽車電池的秘訣。目前，美國伯克利國家實驗室和通用電氣公司的科學家正在開發一種比傳統基站儲能電池更加強大的水基液流電池，有望成為下一代電動汽車電池，該電池一次充電后行駛里程有望大大增加，且物美價廉。這種新的制作工藝可能只是比沖速溶麥片稍微復雜一些。

這種新型液流電池采用無機活性材料水溶液，能夠同時轉移多個電子，因而具備高能量密度。而用于電池放電和充電的電化學池與儲能箱分離，使得電池具備更高的安全性能。科學家們正在開發實驗的化學反應機制將致力于讓液流電池從全新的電化學反應中獲取能源，并且這一反應都將在水池中安全進行。

早期電動汽車的水基液流電池設計模型

伯克利實驗室科學家Adam Weber說，“我們已經在開發高功率傳統液流電池方面取得了重大成就，把這一專門技術植入高能量密度液流電池的可行性相當大。”GE全球研發中心水基液流電池項目負責人Soloveichik說：“它在價格和充電方面的優勢對電動汽車領域可能產生深遠影響。我們研發的新型液流電池的價格僅為目前市場上汽車電池的四分之一，但行車里程卻是它們的三倍。美國能源部希望一塊電池能保證汽車行駛240英里（約384千米），我們認為可以超越這個數字。”

增程依據：

以勞動節周末為例，估計在美國當天會有3410萬司機開車出行，每輛車行駛里程將達50英里甚至更多。如果電池能支持汽車行駛240英里，那么人們只需一塊充電電池就能整個周末開車出行，既節省家庭開支又減少廢氣排放。

研發優勢：

液流電池是一種大型儲能裝置，其基本工作原理為電池的正負極或某一極活性物質為液態流體氧化還原電對。這些電池都可以通過快速充電并向電網輸電滿足電力高峰的供求，從而避免停電并減少對新高壓輸電線的需求。

液流電池簡介

電化學液流電池(electrochemical flow cell)一般稱為氧化還原液流電池(flow redox cell或者redox flow cell)是一種新型的大型電化學儲能裝置。

液流電池是一種新的利用正負極電解液分開、各自循環的高性能蓄電池。它具有容量高、使用領域（環境）廣、循環使用壽命長的特點，是目前的一種新能源產品。在廣泛利用可再生能源的呼聲高漲形勢下,可以預見,液流電池將迎來一個快速發展的時期。目前，液流電池普遍應用的條件尚不具備，對許多問題尚需進行深入的研究。

液流電池根據電極活性物質的不同，可以分為全釩液流電池、鋰離子液流電池和鉛酸液流電池等。

液流電池研發歷程

2011年，美國普里莫斯電力公司（Primus Power）制造了第一款新型的液流電池，該款液流電池具有造價低、應用廣等特點。

2011年，美國麻省理工學院科學家研制出了一種新型半固態液流電池，其成本僅為現有電動汽車所用電池的三分之一，卻能讓電動汽車一次充電的行駛里程加倍。

2012年，全釩液流電池儲能系統制造商普能公司宣布，世界領先的、具備電網級規模循環儲電的全釩液流電池儲能系統獲得加州愛迪生電力公司的并網運營許可。

2013年，MIT研究出既便宜又高效的可循環使用液流電池，可以儲存間歇性能源，發電量是大部分鋰電池的10倍。

2013年，美國能源部(DOE)的SLAC國家加速器實驗室和斯坦福大學的研究人員設計了低成本、長壽命的液流電池,可使太陽能和風能成為電網的主要供給能源。