阿贡国家实验室:电池研究推动能源存储全周期进步
2025-08-12 09:27
来源:阿贡国家实验室
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阿贡国家实验室在电池储能领域成果丰硕,在电池储能生命周期的每个阶段均取得突破,涵盖发现关键材料替代品、开拓新应用以及提升报废电池回收成本效益等方面。

电池应用广泛,除消费电子产品和电动汽车外,储能领域的创新能防止供应链中断、增强电网并提升美国制造业竞争力。如今,电池助力确保低成本国内能源生产,阿贡国家实验室研究人员在储能生命周期各阶段持续突破。

储能技术优势众多,但供应链挑战使其发展复杂。过去几十年,锂离子电池在储能容量和使用寿命上改进显著,广泛应用于家电、车辆和电网,可提高电网可靠性。然而,锂离子电池依赖的锂、钴和镍等关键元素主要产自国外,供应链易受干扰。美国能源部和国家实验室正努力保护能源基础设施免受供应冲击,研究人员致力于提高钠离子和水基电池替代品的性能和寿命。

阿贡国家实验室是电池科学领域全球领导者,其研究人员在镍锰钴氧化物(NMC)阴极研发中发挥关键作用,该阴极已应用于众多电动汽车。目前,实验室正部署人工智能用于材料发现、测试尖端化学物质并支持美国创新生态系统。

阿贡国家实验室储能科学合作中心(ACCESS)和低成本地球丰富钠离子存储(LENS)联盟主任Venkat Srinivasan称,电池是美国能源丰富的基础,阿贡研究人员可确保未来储能技术安全、高效、持久且国内生产。该实验室方法植根于基础科学,利用人工智能加快探索步伐。

为支持早期储能研究,阿贡国家实验室牵头成立储能研究联盟(ESRA)。ESRA是美国能源部能源创新中心,成员包括多个国家实验室和11所大学,致力于推动材料化学变革性发现、理解电化学现象、加速技术商业化、开发保护美国供应链的电池材料并培养下一代电池人才。

阿贡国家实验室还领导LENS联盟,召集14个合作伙伴,致力于开发安全、经济实惠且源自美国的钠离子电池替代锂离子系统。ACCESS实验室汇聚顶尖人才应对储能挑战,已支持超240项专利,助力各行业将技术推向市场。

此外,阿贡国家实验室设有ReCell中心,联合产业界、学术界和国家实验室推动电池回收利用,降低成本并减少对国外原材料依赖。

预计未来几年全国电力需求将大幅增长,21世纪威胁将挑战20世纪基础设施,阿贡国家实验室正扩大能力满足新时代能源需求。实验室升级后的先进光子源(APS)和Aurora百亿亿次超级计算机是领先工具,可供研究人员、合作机构和私营公司使用。实验室研究人员还在探索电动航空、水系电网储能以及可使电动汽车续航里程翻倍的固态锂硫系统。

阿贡国家实验室领导计算设施(ALCF)为科学和工程界提供超级计算能力,由美国能源部科学办公室高级科学计算研究项目支持,是美国能源部两个致力于开放科学的领导计算设施之一。在阿贡国家实验室,电池研究正推动能源存储全周期进步,加强国内能源生产,支持电网,助力美国制造业构建有竞争力和弹性的未来。

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