MIT邵阳最新Joule：低成本二氧化锰半固态液流电池，比锂电更便宜！

二氧化锰储量丰富、成本低，有可能用作液流电池等长效储能技术的半固态电极。然而，与全液流电池的电解液相比，半固态电极对泵送的要求更严格，这可能会限制其技术经济可行性。

在此，麻省理工学院（MIT）邵阳（Yang Shao-Horn）教授、Thaneer Malai Narayanan等人设计了一种用于Zn-MnO₂半固态液流电池（SSFB）的可充电MnO₂半固态电极。通过对电极性能的实验表征和对SSFB的自下而上的技术经济分析，确定了不同电极成分对所得电化学和流变性能的影响，以及系统级Zn-MnO₂ SSFB的隔夜成本。

往复泵的成本及其功耗是SSFB总成本的主要贡献者。通过特定的配方策略，如增加MnO₂浓度和降低炭黑浓度，可能会降低泵的功耗从而降低电力和能源成本。此外，通过增加与每个泵并联连接的电池数量来减少系统中使用的泵数量也可以达到相同的目的。

图1. SSFB 的资本成本分析

通过使用稳定且均质的MnO₂半固体电极，假设电池与泵的数量之比为100:1，作者计算了优化的Zn-MnO₂ SSFB隔夜能源和电力成本分别为48 $/kWh和1,120 $/kW。在放电持续时间为24小时或更长的条件下，Zn-MnO₂ SSFB可以与其他电化学储能系统（如锂离子和钒氧化还原液流电池）竞争。

甚至在更长的放电持续时间（例如72小时）下，Zn-MnO₂ SSFB比二者更便宜，成本仅略高于氢基储能系统。这项研究为进一步研究用于电网规模储能的半固态液流电池提供了技术可行性和经济激励。

图2. Zn-MnO₂ SSFB与其他储能系统的成本比较

Low-cost manganese dioxide semi-solid electrode for flow batteries, Joule 2021. DOI: 10.1016/j.joule.2021.07.010

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