- 中國研究人員開發流動鋅漿電池，運行達 5,128 小時。
- 新設計克服傳統鋅電池的長期挑戰，提升耐用性。
- 流動架構使儲能容量與功率輸出分離，易於擴展。
- 研究成果已發表在《自然能源》期刊上。
中國研究人員開發出一款流動鋅漿電池，連續運行達 5,128 小時，為可再生能源系統的長期儲能提供了一種新的解決方案。這款電池用流動的鋅納米顆粒懸浮在導電液體中的漿料來替代傳統的固定鋅電極。通過允許活性材料持續循環，該設計克服了以往限制鋅基流動電池的長期挑戰。該電池由復旦大學和中國科學院的研究人員開發，旨在儲存由太陽能電池板和風力發電機產生的多餘電力，並在可再生發電減少時釋放出來。
在實驗室測試中，該系統達到了 99.94% 的庫倫效率。使用相同架構製造的鋅-二氧化錳電池在經歷 5,500 次充放電循環後仍保留 81.1% 的原始容量，顯示出其耐用性有所提升。
新設計的耐用性
流動電池通常通過將液體電解質泵送通過電化學電池來儲存能量。新設計不再依賴固體鋅電極，而是將鋅本身轉化為可流動的能源載體。該研究的主要作者王飛在接受 Tech Xplore 訪問時表示：「我們的研究源於對改善鋅金屬電極可逆性的長期關注，通過電解質和界面工程來實現。在一次參觀鋅選冶廠時，我受到了啟發，意識到將 Zn2+ 轉化為金屬鋅的工業過程可以直接用於能源儲存。」
這款電池結合了納米級鋅顆粒與空心碳框架以及配體控制的電解質。這些組件共同幫助防止鋅顆粒聚集，同時在反復充放電過程中維持穩定的電化學反應。
流動架構的優勢
研究人員表示，流動架構將儲能容量與功率輸出分離，使得在不重新設計電化學電池的情況下，更容易將電池擴展至長期應用。與依賴靜止電極的傳統鋅電池不同，這款漿料在儲存罐與電池單元之間不斷循環，鋅在金屬與離子形態之間可逆轉換。王飛指出：「這種設計的主要優勢在於，它將鋅從靜態電極轉變為動態能源載體。」據研究人員介紹，將流動架構與配體控制的界面化學結合，解決了限制鋅漿系統的主要挑戰，包括顆粒聚集、不穩定反應和界面降解。
該團隊相信，這項技術最終可以支持間歇性可再生能源（如太陽能和風能）生成的電力的大規模儲存。增加儲存在外部罐中的漿料體積，也可以在不顯著改變核心電化學系統的情況下擴展電池的能量容量。王飛表示：「我們未來的研究將專注於將流動鋅漿概念從實驗室規模的演示轉化為實用的長期儲能系統。」研究人員還計劃優化漿料化學，改善系統集成，並探索是否可以開發類似的流動金屬能源載體，超越鋅基系統。
該研究成果已發表在《自然能源》期刊上。
項目 規格 運行時間 5,128 小時 庫倫效率 99.94% 充放電循環後容量保持 81.1%
流動鋅電池對可再生能源的影響
這項新技術的開發對於可再生能源的儲存具有重要意義。流動鋅漿電池的設計不僅提升了耐用性，還解決了傳統電池面臨的多項挑戰。隨著可再生能源的使用日益普及，這種電池可為間歇性能源提供穩定的儲存解決方案，進一步促進可持續發展。研究人員的未來計劃也顯示出對技術實用化的承諾，可能會引領能源儲存領域的新變革。