一份發(fā)表在《高級功能材料》雜志上的研究報告指出，與鋰離子電池儲能系統(tǒng)相比，美國能源部(DOE)支持下開發(fā)的一種新型電池儲能技術(shù)可以將充電時間縮短至幾分鐘。

該研究由美國杜蘭大學(xué)助理教授MichaelNaguib領(lǐng)導(dǎo)的，重點(diǎn)研究用于電池儲能系統(tǒng)的新型材料。使用離子液體的新材料可以將鋰離子電池的高能量密度與超級電容器的快速充電技術(shù)相結(jié)合。

Naguib表示，隨著電網(wǎng)采用越來越多的間歇性可再生能源的電力，儲能技術(shù)可能尤其重要。他說，“如果能夠快速儲存大量能量，將成為儲能系統(tǒng)的一個巨大的優(yōu)勢，因為在峰值需求期間，用戶可以獲得比使用傳統(tǒng)電池儲能系統(tǒng)更多的能量。”

根據(jù)NavigantResearch公司在2020年發(fā)布的一份調(diào)查報告，鋰離子電池儲能系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)公用事業(yè)規(guī)模儲能系統(tǒng)市場的主導(dǎo)地位，占到全球新增儲能容量的85%。然而，鋰離子電池也有一些缺點(diǎn)，其中包括在熱失控等安全問題以及由于存儲和釋放離子的電池材料而導(dǎo)致充電時間相對較慢。

減少充電時間被視為一項關(guān)鍵突破，尤其是對于電動汽車(EV)來說。允許電動汽車快速充電可以通過允許駕駛者在短暫充電以減少里程焦慮。然而，允許更快充電的高電流可能會降低能源效率，并降低儲能容量。

杜蘭大學(xué)的這項研究獲得了美國能源部能源前沿研究中心資助。Naguib指出，他們開發(fā)的MXenes是一種二維導(dǎo)電材料，可以在材料各層之間存儲離子并使其放電。Naguib帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊從納米尺度上研究MXenes材料，并開發(fā)新技術(shù)來優(yōu)化各層之間的空間，允許更大的離子進(jìn)入。他表示，這有助于彌合超級電容器的快速充電優(yōu)勢與鋰離子電池密度之間的差距。

儲能技術(shù)的進(jìn)步可以為電動汽車和其他需要定期充電的便攜式電子設(shè)備帶來更多的好處，但Naguib表示，儲能系統(tǒng)還應(yīng)該提高電網(wǎng)可靠性，并加速向化石燃料的轉(zhuǎn)變。

他說，“對于可再生能源產(chǎn)生的電力，我們需要在供應(yīng)充足時盡可能多地儲存能量，然后在需求峰值期間釋放。如果供應(yīng)或需求激增，必須能夠快速適應(yīng)，并且非常快速地充電或提供能量。如果依賴鋰離子電池儲能系統(tǒng)，在快速充放電方面可能是一個挑戰(zhàn)。”

研究人員正在研究和開發(fā)更多技術(shù)來提高固定儲能系統(tǒng)和電動汽車的電池性能。雖然成本仍然是最受關(guān)注的問題，但美國國家可再生能源實驗室的研究人員最近發(fā)表的一篇論文指出，放電效率（在充電和放電過程中損失了多少能量）也是儲能技術(shù)需要考慮的關(guān)鍵因素。

固態(tài)電池因其密度和安全性的結(jié)合而備受關(guān)注，許多初創(chuàng)公司和汽車制造商都采用了新材料以及成本更低的固態(tài)電池，但其使用量仍然有限。

據(jù)報道，杜蘭大學(xué)研究開發(fā)的這兩項技術(shù)尚未在現(xiàn)實世界中進(jìn)行試驗，但已授權(quán)給生產(chǎn)的固態(tài)電池日本村田公司生產(chǎn)。