建立风能和太阳能储存更好的电池，以及能源部门会长途跋涉上门

这篇文章最初发表于Ensia。

对于所有他们的许多优点，风能和太阳能发电有一个重大缺陷：在某些时候，甚至在地球上风力最大，阳光最充足的地区，风停吹，太阳的能量使射线消失在地平线上。因此，作为世界上的工作原理是减少对煤炭，天然气和石油的依赖，并提高其使用的电力的这些变量可再生能源的电网脱碳能源供应，一个技术特别是经历一场复兴：固定电池。

简而言之，固定电池，在供以后使用一组位置用来存储电材料之间的化学反应设备。这些电池使人们有可能存储产生的电力当太阳和风力都达到顶峰，因此它可以提供给电网的时候电力需求的高峰期 - 比如当人们下班回家，打开他们的灯，空调或暖气，电视和厨房用具。

该类电池的最现代化的电子用户和电动车主所熟悉的是锂离子或锂离子电池。Li-ion batteries also predominate in the stationary battery market, mainly because they’ve been around longer and have had more time to mature as a technology, according to Jessica Trancik, associate professor of energy studies at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and the Institute for Data, Systems and Society.

作为激励增加的更大规模的电力储存和商业案例更好的电池存储技术的发展变得明显，大量的创新正在发生的事情。

但是，仅仅因为锂离子电池在消费电子产品和电动汽车普遍使用，这并不一定意味着他们是最好的选择在依赖可再生能源的电网中储存电力。今天的锂离子电池也有风险，成本和限制。虽然他们可能会先出电池市场上的块，他们很快将面临多种选择和修正，旨在满足或超越其效率的激烈竞争，具有更大的安全性和竞彩足球app怎么下载。作为激励增加的更大规模的电力储存和商业案例更好的电池存储技术的发展变得明显，大量的创新正在发生的事情。

锂离子101

锂离子电池由一个石墨电极和锂基电极的 - 最常用的锂 - 钴 - 浸没在液体中。当电池在使用中，带电荷的锂原子（离子）从石墨电极通过液体流到锂基电极和带电粒子的那个流产生电。当电池被再充电的流动被反向，发送所述的锂离子返回到在那里它们被存储准备用于放电的石墨阳极。

锂离子由索尼摄像机在1991年第一商业外观。使用自已经扩展到巨大的小的和大的电子设备，电动汽车，军事和航空航天应用的范围和用于大规模的能量存储，如100兆瓦的锂离子电池特斯拉内置支持南澳大利亚的能源网在2017年。

“在它可以产生电压而言，锂是一个真正的冠军，”珍妮普林格尔，材料工程师和说在在墨尔本迪肯大学研究所边疆材料高级研究员。锂是在驱动电子的强流非常好，因此在发电效率，因此提供了对电池材料迄今为止的降压最好爆炸。

然而，锂离子电池有其缺点也是如此。它们包含已经赢得了他们的恶名冲进火焰或爆炸有毒，易挥发，易燃液体。锂是一种有限的资源。这个所谓的“白石油”需求猛增，近年来，随着一个预测预计需求将从每年30万吨在2019年到2025年增加至每年至少有110万公吨，并另一个这意味着到2025年，电池生产将消耗全球70%的锂供应。

这就提出了更便宜和更丰富的元素是否能够被用来代替锂的问题。

对矿物的可用性的关注，导致价格暴涨近几年，但将翻一番锂矿的数量，还没有人谈论的东西不多了。然而，有正在成长中，如西藏和玻利维亚，面积约锂采矿和开采的环境成本问题稀少的水资源被用来收获矿物从广阔的盐滩，有报告当地藏族水源被污染的副产品开采的毒性。

不仅如此，但钴 - 在许多锂离子电池的另一个基本要素 - 是冲突矿物。至少世界供应的一半是在刚果民主共和国，开采其中一些工人 - 包括儿童 - 面对令人震惊和危险的条件。

固态

普林格尔说一个选项，以减少火灾危险性锂离子电池构成是利用离子液体 - 不易燃熔盐低熔点 - 作为液体成分。更具吸引力的想法是使用固体，回避的挥发性和易燃液体的问题。但权衡是带电原子做，因为他们做通过产生液体，所以电力少不是作为自由且容易地移动通过固体。

在固态电池固定空间一些早期的竞争者包括那些具有由陶瓷作为用于当前正在使用的液体的替代富锂。但这些不避其他问题与锂，如它的有限的可用性和采矿相关的司法问题。

这就提出了更便宜和更丰富的元素是否能够被用来代替锂的问题。有一个在元素如硅，钠，铝和钾特别的兴趣。但这些金属的电化学势比锂低，因此，电池的能量密度可能降低，普林格尔说。

钠硫

钠硫电池，其中，所述电极是熔融的钠和熔融硫和电解质的固体，得到了调查用于大规模的能量存储为网格的一个有希望的途径，因为它们在生产电力效率高，并且是长持久。一个挑战是，这些电池需要在非常高的温度下工作。但研究人员在机构，包括麻省理工学院和卧龙岗在澳大利亚的大学正在调查中，可以在室温下工作的钠硫选项的可能性。

这无疑还为时尚早，特别是固定储能，但它是一个非常重要的领域，我认为人们已经开始意识到这一点。

液流电池

间的领先者对风能和太阳能发电的大型固定存储有液流电池，其由液体两个罐饲料进入电化学电池。流和常规电池之间的主要区别在于，液流电池电力存储在液体而不是在电极中。他们远远大于锂离子更稳定，他们有更长的寿命，以及液体是不易燃。不仅如此，但液流电池可以通过简单地建立更大的坦克为液体来扩大规模。

液流电池，钒液流电池中，一种类型的已市售的。网格级50兆瓦钒液流电池计划能量储存在奥古斯塔港，以及中国的南澳镇建设世界上最大的钒液流电池，预计联机在2020年有两个主要缺点：该液体可能是昂贵的，所以有前期成本的电池更大;和液流电池并不像锂离子电池那样高效。

创新的大量

其他大量的发展正在发生在这个空间中，使其成为电池的研究和开发一个激动人心的时刻，Trancik说。

例如，研究人员在墨尔本RMIT大学正在开发一种质子电池其原理是将水转化为氧和氢，然后用氢为燃料电池提供动力。世界各地的其他几个研究团队正在探索完全无锂离子电池，使用的材料包括石墨和钾用于电极和铝盐液体携带带电荷的离子。中国的研究人员正在研究改进现有技术镍锌电池，具有成本效益，安全，无毒，环境友好，但不会持续，只要锂离子电池。工作甚至将在有关盐水基电池，采用一体式设计已被用于住宅太阳能储存。

“现在我们看到了更多的激励，我们看到了锂离子电池成本的下降，我们看到了固定的能源存储市场受益于电动汽车的增长，”Trancik说。“这显然还处于早期阶段，尤其是对固定能源存储而言，但这是一个非常重要的领域，我认为人们开始意识到这一点。”