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DOE计划未来5年为储能联合研究中心续投1.2亿美元

编译者:guokm发布时间:Mar 1, 2019点击量:24683 来源栏目:采集报告

近日,美国能源部(DOE)宣布将在未来五年内为储能联合研究中心(JCESR)第二期投入1.2亿美元,以推进电池科学和技术研究开发 。未来五年,阿贡国家实验室领导的JCESR将基于对材料原子和分子级别理论认知,采用“自下而上”模式开发用于不同电池的新型材料。其目标是设计和开发超出当前锂离子电池容量的多价化学电池,并研究用于电网规模储能的液流电池新概念。JCESR将在五个方向进行重点研究以实现这些目标,包括:

液体溶剂化科学,重点研究内容包括:(1)静置状态溶剂化壳的平衡结构;(2)液体溶剂化对电荷界面和充电状态等扰动的动态响应。该研究主要基于JCESR之前五年在电解质基因组中引入并开发的有机分子模拟,以及界面处溶剂化和去溶剂化现象的原位表征。

固体溶剂化科学,开发所有固体电解质的溶剂笼机理,重点内容包括:(1)柔性溶剂笼,如膜和聚合物;(2)硬质脆性溶剂笼,如玻璃和水晶。该研究将大量借鉴JCESR之前五年通过材料项目开发的晶体模拟技术,并将进行原位X射线分析、核磁共振和传输研究。固体的固定溶剂笼概念能够与液体中的流动溶剂化壳相比较,从这个角度来看,液体电解质是固体电解质中柔性溶剂笼的终极。

流动性氧化还原科学,自下而上构建新型氧化还原剂,将新型构造的原子和分子结合起来,实现更高工作电压、更高移动性、更长寿命、更高安全性和更低成本。重点内容包括:(1)变革性新型氧化还原剂设计;(2)引入智能、响应和再生特性。该研究通过开发氧化还原活性聚合物或氧化还原剂,为JCESR之前五年提出的液流电池新概念奠定分子基础。

动态界面的电荷转移,结合计算机模拟和界面结构原位表征技术,预测和合成具有电极保护、选择性离子电导率和高稳定性的新界面。重点研究内容包括:(1)了解相邻电极和电解质组成的自发界面的演变过程;(2)研究界面定向生长以达到特定性能标准。

材料复杂性科学,通过计算机模拟缺陷晶体和长程无序玻璃,并在表征中研究如何控制材料缺陷浓度及无序程度。重点研究内容包括:(1)设计缺陷和无序材料以实现目标性能;(2)指导合成以实现目标缺陷浓度和无序程度。

编者按:JCESR是DOE最重要的储能技术研究中心之一,于2012年12月成立,汇集了多个学科和十几个领先实验室及高校的顶级专家,以解决储能领域的一系列重大科学挑战。在成立的前五年中,JCESR取得了一系列的研究成果,包括:示范了一种用于液流电池的新型隔膜;在用双电荷镁代替单电荷锂的电池科学基础方面取得了实质性进展;开发了计算工具,利用该工具筛选出了超过24000种潜在的电解质和电极化合物,用于新的电池概念和化学品。此外,该中心还产出了380多篇经过同行评审的论文,申请了100多项发明专利,成立了三家初创公司。

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