可再生能源来源，如风能和太阳能，在保护我们环境方面发挥着至关重要的作用，但它们也存在一个重大问题：它们并不总是在我们需要时产生电力。为了有效利用这些能源来源，我们需要高效且成本低廉的储存解决方案，确保即使在没有风或阳光的情况下也能提供电力。
哥伦比亚工程学院的研究人员致力于发明新型电池，这些电池可能会彻底改变可再生能源的储存。在9月5日发表在《自然通讯》上的一项最新研究中，研究小组探索了整合低成本、广泛可用材料的K-Na/S电池——钾(K)、钠(Na)和硫(S)——以开发经济、高能量的长期能源储存方法。
“提高这些电池的操作时间，并简化其制造过程以保持低成本是至关重要的，”团队负责人、哥伦比亚工程学院应用物理与数学系的材料科学与工程副教授袁扬解释道。“增强可再生能源的可靠性将稳定我们的电网，减少我们对化石燃料的依赖，并为每个人的可持续能源未来做出贡献。”
改进的电解质提升K-Na/S电池效率
K-Na/S电池面临两个主要障碍：它们通常由于形成无效的固体K2S2和K2S而具有低容量，这阻碍了扩散过程，并且它们需要非常高的操作温度（>250°C）， necessitating复杂的热管理，导致成本上升。早期研究在固体沉淀和有限的容量方面面临困难，迫使寻找新的方法来增强这些电池类型。
杨的团队引入了一种新型电解质，由乙酰胺和ε-己内酰胺组成，有助于能量的储存和释放。该电解质能够溶解K2S2和K2S，改善中温K/S电池的能量密度和功率密度。此外，与以前的型号相比，它允许电池在大约75°C的显著低温下运行，同时仍接近最大能量储存容量。
“我们的方法实现了几乎理论放电容量和更长的循环寿命，这对中温K/S电池非常有前景，”博士研究生、研究的共同第一作者郑浩扬表示。
通往可持续能源未来的道路
杨的研究小组与哥伦比亚电化学能源中心（CEEC）有关，采用综合方法发现创新技术并加快其商业应用。CEEC汇集了来自工程与应用科学学院的教职员工和研究人员，专注于电化学能源，涵盖从单个电子到完整系统。他们与工业的合作促进了电化学能量储存和转换的进步。
扩大规模的计划
虽然当前重点是小型硬币大小的电池，但团队旨在最终扩展这一技术，以满足大规模能源储存的需求。在这项工作中取得成功，可能会确保来自可再生能源的稳定、可靠的电力供应，即使在阳光或风力有限的时期。研究人员正在积极 refining电解质成分。
