■本报记者 彭科峰
日常生活中司空见惯的丝袜，到了科学家手里竟然成为解决电池储能问题的“利器”。记者日前从中科院电工所获悉，该所陈永翀团队成功研发出一种以“丝袜”作为电池关键部件的锂离子液流电池。这样的“丝袜”电池有什么神奇之处？近日，《中国科学报》记者来到该所一探究竟。
4月23日，北京，阳光明媚。推开实验室大门，一头利落短发的陈永翀正指导工程师组装电池。看到记者进来，他扶了扶眼镜，笑容有些腼腆，“欢迎欢迎，就是实验室环境简陋了点，希望不要介意”。
如果不是同事介绍，记者几乎无法把眼前这位儒雅的青年人和中科院电工所储能技术研究组组长、固态反应与扩散中匈国际合作项目中方负责人等诸多头衔联系起来。
一谈到自己的专业，陈永翀立刻变得神采飞扬。“锂离子液流电池是由我们独立提出，并在国内最早开发的新型储能电池技术。它综合了锂离子电池和液流电池的优点，在电网储能领域具有良好的应用前景，目前已完成技术原理验证，进入基础技术开发的关键时期。”
2010年，陈永翀在从事传统锂电池研究时，感觉锂电池作为大型兆瓦级储能装备有一些弊端，即正负极是固定的，“电池成组寿命和安全性存在问题，并且成本太高”。而液流电池的正负极电解液可循环流动，应用于大规模储能时成本较低。“当时我就想，能不能把锂电池和液流电池各自的优点综合起来，开发一种全新的储能电池，实现输出功率和储能容量彼此独立。”
在多次尝试后，陈永翀提出锂离子液流电池的概念。“事实上，美国麻省理工学院也曾提出类似的技术概念并开展了研究，但当时没有公开。不过，美国科学家想利用它开发电动车的动力电池，我们主要想用它做分布式电网的储能装备，双方侧重点不一样。”
由于陈永翀团队是国内唯一从事锂离子液流电池技术研究的团队，此前并无先例，原创性很强，因此在寻求经费支持上颇费工夫。“关键时刻，所里给我提供了一笔配套资金支持，加上北京好风光储能技术有限公司的合作资金，我们的研究得以顺利进行。”
据记者了解，美国能源部先进研究计划署也看好这项技术，在今年3月宣布给予美国一个研究团队高达340万美元的资助。
如今，历时3年多，陈永翀团队的研究已取得重大进展。“如何提高电池功率密度以降低电池成本，是目前锂离子液流电池技术研究的重点。经过反复试验，我们发明了一种基于电池集流内阻解耦思路的创新设计，可降低电池极化内阻，从而提高电池的功率密度。这种设计属世界首创。”陈永翀自豪地说。
不过，这种创新设计需要一种被称为“多孔集流体”的关键部件参与电池电能的反复存储和释放。“理论上讲，多孔集流体必须尽可能的薄，在完成电子导电的同时，还必须具备足够多的孔隙允许锂离子快速通过。”在反复比较十余种多孔材料后，研究团队在丝袜中找到了答案。
“看，这就是我们当时找来的各种材料，价格不一，最贵的要每平方米1000元，而尼龙丝袜材料每平方米只需要5元。”陈永翀指着试验台上成堆的实验布料对记者说。
试验台的一侧摆放着已做好的电池。丝袜材料经特殊加工后，被组装成不同大小的电池，最后和其他部件一起，变成脸盆大小的储能电池模块。“当然，这个模块的大小还可根据需要进行调整。”
试验台旁边的充放电测试设备上挂满了不同形状的电池，看上去犹如小卖部的货架。连接上电压后，科研人员在电脑上就可查看“丝袜”电池的各项数据。
“丝袜的主要成分为聚酰胺（俗称尼龙），具有丰富的弹性多孔结构，厚度极薄但强度很高，并且耐电解液腐蚀，在浸染导电浆料后变成了理想的多孔集流体材料。采用丝袜材料制作的电池，功率密度提高了一个数量级，是原来锂离子液流电池功率密度的10多倍。”陈永翀介绍说，更重要的是相对其他材料，丝袜材料非常便宜，因此电池成本得以大幅降低。
“新型储能技术能否实现规模应用，成本是关键。目前，我们正继续优化这种新型电池，预计再有两三年时间，这种‘丝袜’电池将逐步进入实用化阶段。大约5年后，这种新型储能装备估计就可以被大规模应用在新能源领域。”陈永翀说，届时低成本储能电池技术将迈入新的发展时代。
《中国科学报》 (2014-04-30 第1版 要闻)
