「不可思議的」儲能組合充分利用愚人金
- 建檔日期：104-11-15
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如果來自瑞士一個研究小組是在正確的軌道上，在儲能領域其研究可能是一個轉變。該研究小組在以不起眼的晶體材料愚人金 - 又名黃鐵礦 - 部署電池的軌跡上是熱門的，正朝向雙利的目的。新的黃鐵礦電池將實現低成本，成為發電廠和其他設施的大規模儲能，讓全球從鋰供應的小規模應用得釋放，包括電動車電池。儘管鋰離子電池技術是一個成熟、高效的解決方案，因為電動汽車和固定能源儲存市場的成長，鋰的成本可能激增，所以要獵取更便宜、更豐富的材料來取代。黃鐵礦是一種常見的硫化物材料，有許多工業應用，而美國電池公司勁量(Energizer)顯然是第一個利用黃鐵礦串聯鋰在一次性使用消費電池。在可充電電池應用硫鐵礦是不同的挑戰，那就是在領先的研究機構，瑞士聯邦實驗室材料科學與技術(EMPA)，瑞士的薄膜及光電實驗室所承擔的任務。所謂的「不可思議的」，是新能源的儲存解決方案，由鎂陽極和黃鐵礦製成的奈米晶體的陰極，含在鎂與鈉離子的電解質中。其應用流程為：來自電解質的鈉離子，在放電期間向陰極游移。當電池充電時，黃鐵礦重新釋放鈉離子。這個所謂的鈉 - 鎂混合式電池，已經在實驗室證明有效，並有幾個優點：鎂作為負極遠比高度易燃的鋰更安全。且在實驗室的試驗電池，已經承受40次充電放電循環，而不損害其性能，但需要進一步優化。據Empa指出，新電池所有使用的材料 - 鐵、鎂、鈉、硫 - 是地球地殼中最豐富的質量，居第4到第15位。當Empa團隊專注於大型系統的硫鐵礦功能，在美國范德比爾特(Vanderbilt)大學的研究人員致力於規模另一端的微型，在手錶、LED手電筒用小型「鈕扣式」鋰電池加入黃鐵礦，和其他小於智能手機設備應用黃鐵礦。這樣做的目的是要找出可充電儲能公式，以改進勁量一次性硫鐵礦/鋰電池。其充電-能力關鍵障礙，在於奈米級黃鐵礦晶體與電解質發生化學反應的傾向。為了防止不希望的反應，則可以使用較大或「大批」黃鐵礦，但隨後的能量存儲效果不很理想，因為鐵會遠離晶體的表面。相比之下，使用奈米級或「量子點」黃鐵礦，可將鐵一直移到表面，使硫與鋰反應(或鈉，視情況而定)。范德比爾特團隊嘗試一些不同的組合，直到透過對鈕扣電池部署約4.5奈米的奈米晶體，才擊中甜蜜點。基於其結果，該團隊基於工程奈米材料，設想移動能量儲存的未來，其中充電所需時間以秒計，然後在幾天內綿延放電，具有週期延伸數以萬計的壽命。
