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近日，全国首个由新型水系锌基电池电芯组成的光储充一体化项目在温州乐清投入运营。该项目技术由天津大学材料学院电化学储能研究团队自主研发，是水系锌基电池在国内储能领域的首次应用，为电网储能和电力调峰成功配备上了“大型充电宝”。
电化学储能具有使用方便、环境污染少，不受地域限制，在能量转换上不受卡诺循环限制、转化效率高、比能量和比功率高等优点，因此可被广泛应用于一次调频、削峰填谷、新能源应用等领域。电化学储能技术的规模化应用对改善我国能源结构，提升我国能源安全性具有重大意义。出于规模储能对能量总量的需求，大量电芯需要被集中放置，系统出错概率相比电动车及手机更高，更需要极高的安全性以保障生命财产安全。
为有效应对储能系统的需求，天津大学材料科学与工程学院电化学储能研究团队近期在水系电池方面取得重大突破，在能量密度和循环性等关键问题上取得重要进展，开发出了具有高安全性、高能量密度、大功率、在生产和使用过程中不产生污染的水系锌基电池，相关成果发表在能源领域国际学术期刊《自然·能源》和《自然·通讯》等期刊上。
据介绍，根据电解液的不同，电池分为水系电池和有机溶液电池。以锂离子为代表的有机溶液电池能量密度高，循环性好，输出功率大，广泛应用在电子产品上。但由于使用易燃的有机电解质存在安全隐患，以铅酸电池为代表的水系电池，由于内部的电解液是水溶液，安全性能极高，大规模应用在储能系统、后备电源、紧急设备等领域。但铅酸电池的能量、功率密度较低，循环性较差，较难满足进一步的大规模储能需求。研发兼具高安全性、高能量密度和成本低等优势为一身的电池，是科研人员攻关的重点方向。
此次天津大学材料科学与工程学院研发的水系电池极大程度地克服了传统水系电池的缺陷，具有容量大、比能量高（一般为镉镍电池的1-2倍；铅酸电池的2倍以上）、安全性好、无记忆效应、低温性能优异（工作温度-40℃~55℃）、可大电流快速充放电等优点，成为能够广泛应用于生产和生活中的一种高安全、高性能、高环保的绿色电池。
据团队负责人介绍，所研发的高安全性水系锌基电池一经上市即受到了国内外重点企业的迅速关注，如基于该电池的50 kW/150 kWh储能系统在国家电网浙江乐清市供电有限公司进行示范应用。此外，该水系锌基电池储能系统还获得了阿联酋 AL MASA TECHNICAL GEN TRADING L.L.C.企业的采购和推广应用。
“高能量密度、高循环性的水系电池将是未来电池技术发展和应用的重点。”团队负责人表示，“未来，我们将进一步加大研究力度，继续围绕新能源环保领域的关键性技术研发和材料应用进行更加深入的创新性研究工作，努力研发出性能更好的电池，以勤勉踏实的科研精神和创新求索的科学态度为祖国在新能源、新技术、新发展等方面贡献绵薄之力。”
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