PolyJoule圓柱形聚合物托盤。
從金屬基電池的轉變可能為可再生能源儲能系統鋪平道路。
隨著對煤炭與化石燃料的轉變，風力發電廠與太陽能發電廠正在全球興起。像這樣的替代方案主要是補充性的，由于其天然的間歇性，只能為電網提供一小部分的電力。來自風車和太陽能電池的過量供應需要以一種方式儲存，例如，當需要時可以很容易地接入電網，通常在用電高峰的時段里。
過量能源通常存儲在大型鋰離子電池內，然而這種方法帶來了可持續性的擔憂。PolyJoule是在位于波士頓的初創公司，該公司針對大規模電池儲能系統提出了一種新的解決方案，這種解決方案獨特地不需要金屬。
在該文章中，我們將討論儲能系統，PolyJoule系統優勢，以及對該行業的潛在影響。
儲能系統
在追求凈零碳排放（net zero emission）的過程中，電池儲能系統（BESS）將成為促進可再生能源使用的極有價值的資產。太陽能、風能等可再生能源面臨的一個主要挑戰是其非連續的輸出：如果沒有陣風或云，就不能產生能源。這就是電池儲能系統的重要地位，在高產期儲存多余的能量，然后在低產期使用。這樣，隨著化石燃料與煤炭發電廠的逐步淘汰，儲存可再生能源可有效維持電網的可靠性與穩定性供應。
除了大型電網，電池儲能系統還具有商業和住宅應用。通過先進軟件算法，該系統可以選擇何時存儲和釋放能量。在高需求時段釋放能量被稱為調峰。該過程減少了能源的購買量，并且為電網減輕了壓力。因此，電力激增的可能性較低，當地電網的可靠性提高。
即便是除了電網，儲能也可能更加重要。例如，偏遠地區和發展中國家的許多地方依靠分散式微電網提供電源。有限的道路與長距離所需的能源運輸使可再生成為一個合理的選擇。這些偏遠地區意味著強健的存儲系統對于滿足他們的需求至關重要。
塑料代替金屬
然而，開發電池儲能系統面臨的一個挑戰是，電網儲能所需的電池要比那些電動汽車內發現的大的多。這意味著，他們需要更多量的鋰，鋰在汽車行業和許多其他行業中高需求的元素。出于這樣的原因，預計2030年，電動汽車需求增長10倍，鋰和其他電池金屬也將隨之增長。
為了完全避免這一挑戰，PolyJoule已經開發了基于塑料而非金屬的電池。
從供應鏈角度來看，塑料基電池的一個主要優勢是其使用的聚合物可以從常見的工業原料制造。其結果是材料更豐富，最終減輕供應鏈壓力。
聚合物電池還提供超過當前行業標準的安全改進。雖然鋰離子電池包含有助于離子轉移的易燃液體電解液，但導電聚合物電池所需的液體要惰性得多。測試表明，任何程度的過充、損壞或短路都不會使PolyJoule的產品出現熱失控。無可燃性風險意味著沒有昂貴的溫度控制系統，對終端用戶來說更安全。
此外，PolyJoule電池標稱的運行溫度范圍在-40至50度之間，而鋰離子電池的平均運行溫度范圍在-20至50度之間?？紤]到電池儲能系統應用，在偏遠地區或許要面臨極熱或極寒天氣，聚合物電池在惡劣條件下不受影響地運行，且無需氣候控制系統是一個巨大的吸引力。此外，PolyJoule預計導電聚合物電池的壽命可以持續超過20年或1.2萬次循環，是鋰離子電池電池壽命的兩倍多。
上升階段
我們正經歷著全球可再生能源的蓬勃發展。目標截止日期從2030年到2050年不等，但目標是相同的:使用替代能源實現碳中和。
電池技術已經成為焦點，特別是鋰離子電池，但所有使用相同電池的細微變化的工業和應用都將對原材料產生巨大的需求和壓力。多樣化的電池技術，如導電聚合物，可能有助于加快計劃，并將碳中和從理想變為現實。
中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯
2022.11.2