钜大LARGE | 点击量：455次 | 2021年12月20日
澳大利亚一家初创厂商发明了比目前价格便宜100倍的无毒电池电解质
今年4月，教授托马斯和他以前的两个学生弗雷泽•休森(FraserHughson)和罗汉•博拉(RohanBorah)一起创办了初创公司AllegroEnergy。这家初创公司试图将其微乳液电池电解质商业化，尽管其质量主要是水，但已经克服了通常阻碍水基解决方案的电压限制。
电池电解液
电解质位于电池的阳极和阴极之间，允许离子在两个导体之间通过。在电池中，电解质通常是水基的或使用有机溶剂，这两种形式都有各自的问题。例如，以有机溶剂为基础的溶液往往具有良好的电化学稳定性，但价格昂贵，并有潜在的毒性。对于水基或含水电解质，问题是溶液只能在1.23伏特时保持稳定，此时水会分裂成独立的氢和氧分子。
因此，当南恩教授开始把注意力放在电池存储上时，他恰好遇到了这些困扰了研究人员几十年的问题。“有时候，我就想‘为什么不两者兼顾呢?’”南恩教授在采访时表示。
纳米乳
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
当然，微乳液并不像把洗洁精和油加到水里那么简单，而是水分子和疏水液体的结合，再加上一种表面活性剂，使这两种通常排斥的溶剂结合在一起。基本上，这种组合是在“微观”层面上发生的，是无法分割的。“它在热力学上是稳定的，这让它们很特别，这就是为什么我们可以将它们用于电池。”南恩教授说。
南教授和他的联合创始人的发现的关键是，如果你使用微乳液作为电池电解质，你可以克服水烦人的1.2伏特的障碍。“这就是秘方。”南恩教授说。
他补充说:“这很不寻常，通常情况下，当你做研究时，99%的情况下你都失败了，但这马上就起作用了。它打开了一个全新的研究世界。”
电解液的储蓄
这个解决方案的美妙之处在于它的简单，这使得它的制造极其便宜、公平、容易，而且碳密度更低。
根据这家初创公司的模型，超级电容器(这是Allegro计划关注的第一种储能形式)的价格中，有70%归结于电解质的成本。南教授说:“目前一升或一公斤的电解液成本约为10美元，而我们的成本仅为10美分。所以它要便宜100倍。”
目前在超级电容器中使用的电解质也是空气敏感的，因此在制造过程中需要一个保护气氛。“这对我们来说没有必要……这是制造业的一个巨大优势，因为它要便宜得多。”
“我们还对制造超级帽的碳足迹做了一些估计，仅仅因为没有那种保护性的大气，我们就节省了约70%的二氧化碳。”南恩教授补充说。
AllegroEnergy的电解质还帮助电池克服了一个顽固的悖论，即电池既是可再生能源的助燃剂，同时又具有极高的毒性，难以回收。一般来说，电解质是电池中最危险和最具腐蚀性的元素之一，但Allegro的微乳液电解质组合不存在任何“问题”，这使其符合循环经济的长期愿景。
用例:超级电容器
南恩教授发现了解决方案后，他和他的团队开始筛选不同类型的电池，并评估在哪些地方效果最好。其中有两个特别突出:超级电容器和氧化还原流电池。
超级电容器的工作原理与电池相似，但不涉及化学反应。而是简单地通过物理分离电荷来储存和获取能量。
特斯拉已经开始将超级电容(微型)与锂离子电池连接在一起，在锂离子电池上滑行之前，利用超级电容产生加速的能量爆发。
着眼于运输业的潜力，Nann教授将首先关注澳大利亚最大的排放行业之一的采矿业。由于受到越来越多的审查，许多主要公司已经开始承诺碳减排目标，南恩教授表示，这意味着他们所有的流程都将电气化。当然，这提供了巨大的潜力。
超级电容的充放电速度非常快，例如，纽卡斯尔的有轨电车就使用了超级电容，它在线路上停车的20秒内充电。与有轨电车一样，卡车和其他采矿运输也遵循可预测的路线，这使得快速转型的行业成为Allegro的完美候选。
用例:氧化还原流电池
栅极氧化还原流电池是Allegro计划探索的另一个领域，无论是与超级电容器耦合，还是与电解液集成。
当你在电网层面储存能量时，你想要的是一种既便宜又大的东西，而氧化还原流恰好适合这一点。但是你从中得到的能量和响应时间真的很糟糕……系统需要大约一分钟才能对需求做出响应。
这些缓慢的响应时间抑制了电池对快速电涌和波谷的响应，这对电网稳定性和频率控制辅助服务(FCAS)市场的交易都是一个问题，这已被证明是澳大利亚大型电池极其有利可图的市场。
南教授说:“如果你现在把氧化还原流电池和超级电容器结合起来，它的响应时间非常快，你几乎可以对任何需求做出实时响应。”
电池制造障碍
由于Allegro的电解液价格低廉、易于生产且无毒，这家初创公司已经遇到了一个障碍:澳大利亚的电池生产能力完全不足。
在南恩教授看来，有两种解决方案。第一个也是最不可取的是将生产转移到海外。
他说：“我们正在考虑的另一项战略是从小规模起步，然后实现有机增长。”目前，这家初创公司正处于“实验室规模”，南恩教授希望该公司能够逐步扩大小规模生产，并随着收入的增加而继续增长。
目前，Allegro还在寻找商业合作伙伴和合作者，这可能也会缓解一些生产僵局。
