据IEEE Spectrum报道，澳大利亚悉尼的初创公司Gelion Technologies开发了一种新电池，目标是取代液流电池在大规模储能方面的应用。
▲Gelion Technologies实验室和测试设施的研究人员正在研究“凝胶离子”(非流动)锌溴电池
也许液流电池并不总是像他们所吹嘘的那样。来自澳大利亚的一项新技术无疑提高了这一前景，它提供了一种新颖的固定能量存储方法——其包装至少让人想起了老式的、熟悉的汽车电池。
液流电池使用外部保存在罐子中的液体电解质，这些电解质使用泵和管道在电池中循环。它们的容量与罐的大小成正比，使其易于扩展。理论上，它们应该是应用的好选择，例如储存可再生能源的剩余能源。但它们也存在缺点，比如对机械部件和复杂设计的依赖，包括高度专业化的维护需求，而液流电池的电解质可能成本高昂、腐蚀性或有毒。尽管改进越来越多，但这阻碍了液流电池的广泛部署。
现在，总部位于澳大利亚悉尼的初创公司Gelion Technologies找到了一种方法，通过制造非流动锌溴电池来消除泵和管道，并消除传统液流电池常见的其他缺点。悉尼大学的Gelion创始人兼发明者Thomas Maschmeyer教授描述了它的工作原理：
电池使用专有凝胶，而不是循环液体，因此公司名称为凝胶离子（Gelion）。凝胶以可逆的方式对溴进行分子封装，因此溴仍然可以用于电化学反应。为了解释，他用尼龙搭扣的类比。“尼龙搭扣”状凝胶粘在溴上，但当需要时，只需稍加拉，它就可以与它分离。他说，电池的拉力就是它的电势。
其支持者表示，凝胶电池由廉价、易于采购和可回收的材料制成，可提供坚固、耐用、不可燃的存储系统。
同样重要的是，凝胶确保重的溴在整个电池中保持良好分布，减少分层和形成不良的镀锌，称为枝晶，这可能会导致短路。反过来，枝晶减少会减少气体和pH值漂移（电解质酸度或碱度的意外变化）。
通过保持凝胶内的所有东西都是均匀的，它基本上解决了流动带来的所有问题，这样问题就不会真正出现。”Maschmeyer说。或者，如果问题出现了，“它们可以用现有的电池技术范式来解决。这是超级安全的电池。”
与液流电池相比，该技术的缺点是，液流电池的每个组件都可以维修或更换，而凝胶电池如果故障，必须完全更换为新电池。
另一个普遍的缺点是它比锂离子电池更重、更大。但是，锂离子对温度和电荷状态敏感。Maschmeyer说，相比之下，锌溴电池“更坚固”。从-15摄氏度到50摄氏度，都没问题。零充电状态也没有问题，所以我们与锂离子服务的市场完全不同。”
然而，Gelion的创造可能会让一些潜在客户犹豫不决。德国弗劳恩霍夫化学技术研究所液流电池小组的Jens Noack说，“能源部门非常保守，新技术通常很难进入。然而，如果终身价格合适，它们可以被接受。”他补充说，非流动技术可能“投资成本较低，但能源吞吐量较低”。所以我们必须看看。”
至于应用，Gelion Endure的充电时间为4小时，放电在2到36小时之间，不适合像电动汽车或稳定电网电压那样快速爆发高功率。
Maschmeyer说，我们擅长的是能量转移。我们的目标是固定可再生能源，使太阳能和风能成为基础负荷发电。他举了运行太阳能电解槽来生产绿色氢气的例子。凝胶电池在白天充电，然后在阳光不照耀时放电。“我们可以运行电解槽，这样它们就可以每周7天、每天24小时以最佳性能运行，我们的电池可以在高温下日复一日地全放电运行。而在这种情况下，任何其他电池都会故障。”
新南威尔士州悉尼分校兼职副教授Noack说，需要便宜的存储来弥补可再生能源波动造成的缺口。由于材料成本低，锌溴技术可以做得很好。
为了将这项技术商业化，该公司正准备在伦敦证券交易所上市，以筹集1600万英镑。Gelion Endure电池将于明年在总部位于悉尼的伙伴Battery Energy Power Solutions和印度的第二个大型合作伙伴的帮助下进行试点生产。经过2022年全球客户试验，商业生产预计将于2023年开始。最初，电池的可用能量密度至少为47瓦时/升，比能量至少为37瓦时/千克。该公司还预测，随着进一步优化，这些指标可能会翻一番。
为了快速提高产量，Maschmeyer提出了采用30多年来的密封铅酸电池格式的想法。“这意味着我们能够在铅酸包装的优势中拥有溴化锌的化学优势。这意味着我们的电池的制造和外观都像铅酸电池——一个不流动的固体能量块。”
Maschmeyer指出，这一决定的一个主要好处是，Gelion可以将现有的铅酸电池生产线以相对较低的成本转化为锌溴电池生产线。Gelion还能够利用工厂的材料处理、生产操作以及电池的储存和运输方式等。
他说，他们在印度的合作伙伴预计，通过大约1600万美元的资本支出投资，Gelion可以将现有的铅酸年产能提高到相当于溴化锌的年产能。他说，相比之下，新建一座每年十亿瓦时的锂离子工厂需要花费1.35亿美元。
至于Gelion的前景，Noack说，在固定存储部门有很多拥有不同技术的竞争对手。与此同时，对存储的需求呈指数级增长。“没有一种技术能够满足所有需求。我认为，如果Gelion技术能够实现较低的生命周期成本，并考虑到其安全性和环境友好性，那么它将能够占据市场份额。”
https://spectrum.ieee.org/non-flow-battery#toggle-gdpr
原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/54754a83ec/
