【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院陳維教授課題組受邀在國際著名綜述期刊Chemical Reviews發(fā)表了題為“Rechargeable Batteries for Grid Scale Energy Storage”的綜述文章(DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00289)，深入探討了二次電池用于電網(wǎng)級大規(guī)模儲能應(yīng)用的現(xiàn)狀、前景和挑戰(zhàn)，尤其是新興電池技術(shù)實(shí)用化過程中的問題和解決策略，并系統(tǒng)性的總結(jié)和討論了一系列典型的具有優(yōu)越前景的大規(guī)模儲能電池技術(shù)。
 

　　日益增長的全球能源消耗推動了可再生能源技術(shù)的全面發(fā)展，以應(yīng)對溫室氣體的大量排放和環(huán)境污染，助力碳中和。電化學(xué)性能優(yōu)異的電池儲能技術(shù)可以很好的結(jié)合間歇性的可再生能源，如：太陽能、風(fēng)能等，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲能應(yīng)用。近年來，眾多電池技術(shù)在電網(wǎng)式規(guī)模化儲能中展示了巨大的應(yīng)用潛力。然而，由于學(xué)術(shù)研究與工業(yè)化應(yīng)用的差異性，電池儲能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用受到了巨大的阻礙。該綜述對電網(wǎng)級大規(guī)模儲能電池的研究進(jìn)行了深入的探討和綜合的分析。此外，該綜述還討論了一系列典型的具有優(yōu)越前景的電池儲能技術(shù)的最新進(jìn)展和挑戰(zhàn)，包括金屬離子電池(鋰離子電池，鈉離子電池，鉀離子電池，鋁離子電池，鎂離子電池，鋅離子電池)、鉛酸電池、熔融鹽電池、堿性電池、液流電池、金屬空氣電池和氫氣電池等，并制定了一些電池標(biāo)準(zhǔn)化的測試和參數(shù)分析準(zhǔn)則，為電池的大規(guī)模儲能應(yīng)用提供了一條有效的途徑(圖1)。
 

圖1.電網(wǎng)級大規(guī)模儲能電池的開發(fā)和應(yīng)用。
 

　　近年來，陳維教授課題組致力于大規(guī)模儲能電池的研究和應(yīng)用開發(fā)，已在可充電氫氣電池儲能體系(Nat. Energy3 (2018) 428-435;Proc. Natl. Acad. Sci. USA115 (2018) 11694-11699;Nano Lett.20 (2020) 3278-3283;Adv. Funct. Mater.31 (2021) 2101024;Energy Storage Mater.42 (2021) 464-469;Mater. Today Energy19 (2021) 100603;J. Am. Chem. Soc.143(2021) 20302-20308;Nat. Commun.13 (2022) 2805)(圖2)和水系金屬離子電池儲能體系(Adv.Energy Mater.9 (2020) 1902085;Adv.Energy Mater.5 (2021) 2002904;Small17 (2021) 2103921;ACS Mater. Lett.11 (2021) 1558-1565;Nano Lett.20 (2021) 8863-8871;eScience1 (2021) 178-185;Energy Storage Mater.47 (2022)113-121;Adv.Energy Mater.12 (2022)2103352;Adv.Energy Mater.12(2022)2103705;Adv.Mater.34 (2022) 2203249)(圖3)等研究方向取得了一系列重要的階段性成果。
 

圖2.氫氣二次電池。
 

圖3.水系金屬離子二次電池。
 

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心的博士后朱正新、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的博士生蔣濤立和Mohsin Ali為該綜述論文的共同第一作者，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心的陳維教授為該論文的通訊作者，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的碩士生孟亞寒、美國斯坦福大學(xué)的崔屹教授和鄭州大學(xué)的金陽教授為合作作者。大規(guī)模儲能電池系列研究工作得到中國科大人才團(tuán)隊項目和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金的資助。