2015年以來，各類儲能技術的研發不斷取得突破。總結2015年以來儲能技術的研究開發動態，鋰離子電池仍然是發展最活躍的一類儲能技術。

   鋰離子電池的研發主要分為兩個方向，一個方向是基于常規的正負極材料體系，通過設計和制備新材料、研發新的合成制備工藝、控制和優化材料的形貌和結構等手段，提升材料的循環壽命、優化電池體系的電化學性能;另一個方向是從鋰離子電池體系出發，探索與之相類似的鋁離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等新型電池體系。

   中關村儲能產業技術聯盟對儲能技術發展一直保持長期關注和跟蹤，本文將選取2015年上半年具有代表性意義的儲能技術研究成果進行簡要介紹。

   將太陽能電池與二次電池相結合，同時實現能量的轉化與儲存

   Ohio大學科學家在鋰碘液流電池的基礎上整合了染料敏化太陽能電池的TiO2光電極從而開發了鋰碘太陽能液流電池(Li-I SFB)的概念，可以實現對太陽能同時轉化與儲存。

   Li-I SFB體系是一個三電極結構，金屬鋰是負極，Pt是對電極，染料敏化TiO2是光電極;其中Pt對電極和染料敏化TiO2光電極同時儲存在正極室，與金屬鋰負極相對，含碘溶液作為電解液。在光支持的充電過程，I-被光電化學氧化為I3-，從而捕獲并且儲存了太陽能。由于有光電壓的支撐，該體系的充電電壓可以降低到2.9V，低于3.3.V的放電電壓。充電電壓的降低也意味著與傳統鋰離子電池相比，可以節省20%的能量。這一概念也可以推廣應用于其他金屬液流電池體系。

   此前該課題組還曾利用相似的概念開發出新型太陽能鋰空氣電池。該電池將染料敏化光電極與鋰空氣電池的氧電極組合在一起，實現對鋰空氣電池的光支持充電(photo-assisted ging)，大幅降低了充電過程中由于Li2O2分解困難而造成的過電勢，提高循環效率、避免氧電極性能衰減。

   新型高容量負極材料不斷涌現，提升鋰離子電池的能量密度和功率性能

   清華大學與MIT的研究人員聯合開發了一種高容量、長壽命、大倍率的鋰離子電池負極材料。這種材料由納米鋁和TiO2組成核殼結構，可以在10C倍率下循環500次，并且放電容量超過650mAh/g，對于提升鋰離子電池的功率性能和能量密度具有重要意義。鋁作為鋰離子電池負極雖然具有較高的理論容量，但是在循環過程中會出現體積膨脹、結構坍塌等問題，因此循環壽命短，無法實際應用。該項研究成果可以極大地推動鋁在鋰離子電池負極材料中的應用。

   硅負極材料一直是鋰離子電池負極材料研究的重點體系，近年來硅負極材料的性能不斷得到突破，以硅為負極材料的鋰離子電池已經開始準商業化應用。ASA 的Game Changing Development (GCD) 項目進入第二階段，目的是為未來美國外太空探索開發先進、大容量、長壽命的電池系統。在選定的兩項儲能技術中，其中一項就是加州Amprius公司基于硅負極材料的高比能量鋰離子電池系統。

   2015年三星先進技術研究院借助石墨烯開發了一種高容量的復合硅負極材料，有效解決了硅負極材料的體積膨脹問題，大幅提升鋰離子電池的體積容量。與LiCoO2組成電池，該體系在第一周和第200周的體積能量密度分別為972和700Wh/L，比目前商業鈷酸鋰電池產品提升1.8和1.5倍。

   開發固態電解質體系，提升電池的安全性能

   與LiPF6等傳統液態電解液體系不同，固態電解質具有優秀的安全性能，可以大大降低電池體系的熱膨脹、避免電解液恢復泄露問題以及枝晶生長造成的短路問題。

   來自MIT、三星先進技術研究院、加州大學圣迭戈分校、馬里蘭大學等機構的科研人員共同發表研究成果，開發了一種鋰、鍺、磷和硫元素組成的固體鋰離子電解質并研究了有利于離子快速遷移的結構和路徑，為開發固態電解質體系奠定了基礎。

   2015年PATHION公司獲得Los Alamos National Laboratories的專利授權，日前開發并推出兩種新型超離子固態電解質材料，并得到ARPA-E項目的支持。第一種為LiRAP材料(Lithium-Rich Anti-Perovskite，富鋰的反尖晶石材料)，可以用于鋰離子電池和鋰硫電池。LiRAP固體電解質材料除了對Li+具有良好的傳導性，還可以直接使用金屬鋰做負極并且實現高電壓和高電流，從而大大提升固態電解質體系的能量和功率密度。第二種為LiGlass材料類，可以用于鈉離子電池，LiGlass在室溫至200度的范圍內都可以實現超快的鈉離子傳導，能量密度達到1000Wh/kg。

   開發快速、可逆的鋁離子電池體系，實現鋁系電池的重大突破

   斯坦福大學戴宏杰課題組在Nature上發表研究成果，開發出具有超快可逆充放電能力的鋁離子電池體系。該電池解決了傳統鋁離子電池開發過程中一直面臨的正極嵌入性差、放電電壓低、無放電電壓平臺、循環壽命短(不足100周)、容量衰減快(100周循環后容量僅26-85%)等問題。電池在2V左右出現放電電壓平臺，放電容量接近70mAhg-1，能量密度~40Whkg-1(接近鉛酸電池)，功率密度達到3000Wkg-1(接近超級電容器)。

   該電池以鋁箔做負極，以AlCl4-作為導電離子，以離子液體AlCl3/[EMIm]Cl為電解液，分別對比了泡沫石墨和熱解石墨兩種正極材料體系。其中以泡沫石墨為正極的體系，可以實現5000mAg-1(75C)的快速充放電，7500個循環后容量保持率接近100%。

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