光热材料提高低温条件下水性电池的效率

Josiah02

由于价格低廉、安全性和环保优势，水性电池已成为大规模储能的有前途的选择。然而，它们在寒冷气候中的应用受到了零下温度下性能问题的阻碍，因为电解质冻结和离子转移减少会减慢系统速度。
外部加热等传统解决方案能源密集且效率低下，促使研究人员探索新的策略，以在不影响效率或增加复杂性的情况下提高水系电池的低温性能。
现在，新南威尔士大学和深圳先进技术大学的研究人员开发出了一种可在零度以下温度下有效运行的水系电池。
该研究发表在《能源材料与设备》上，揭示了光热集电器和悬浮电极如何使电池能够自行产生热量并在寒冷气候下保持稳定的性能。该系统利用科琴黑基材料将阳光转化为热能，为极地和寒冷地区的储能提供了切实可行的解决方案。
这项研究的核心创新是将光热材料集成到电池的集电器中，使其能够自热并在低温下有效运行。基于 Ketjen 黑的集电器可吸收很宽光谱范围内的阳光（200 至 2,500 nm 的效率为 98%），快速产生热量，使电池的核心温度在短短 22 分钟内从 -18°C 升至 20°C。然后，热量通过具有高导热性的悬浮电极均匀分布。
为提升稳定性，系统内建聚光及控温机制，让电池在充放电过程中，即使外界温度在-5°C至5°C之间波动，也能维持电池核心温度在20°C，有效解决水系电池在寒冷地区电化学性能受限的问题，为大规模储能提供可行方案。
这项工作是新南威尔士大学（UNSW）和深圳先进技术大学（SUAT）联合取得的成功，首席研究员、新南威尔士大学前研究员王大伟博士将整合 SUAT 和新南威尔士大学的智力资源和技术平台，实现技术转化。
他评论道：“我们致力于推动净零能耗技术的创新设计。在这个特定的例子中，我们勾勒出概念并制作了系统来实现复杂电池设备的太阳能加热。我们希望该解决方案的转化能够满足新兴的工业对宽温电池的需求。”
电池技术的这一进步为扩大水系电池在电网规模储能中的应用带来了巨大希望，尤其是在寒冷地区。凭借增强的低温性能，这些电池可以部署在极地地区，为锂离子系统提供经济高效且可持续的替代方案。
光热技术的采用为电池自热机制的进一步创新打开了大门，提高了从可再生能源存储到在寒冷气候下运行的电动汽车等一系列应用的能源效率。