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清华大学-鄂尔多斯实验室最新研究 助力可再生能源电力产业稳健发展

发布时间： 2024-07-03

近日，清华大学-鄂尔多斯实验室崔超婕博士带领团队，在国际期刊《Energy Materials》（能源材料）上发表研究论文，报道了介孔炭显著强化磷酸铁锂型电池型电容器的性能。鄂尔多斯实验室李东亮参与该课题研究，清华大学骞伟中教授为共同通讯作者。

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随着我国可再生能源发电产业（风电与光伏电）的迅猛发展，发电量受光照时间，光照强度和风力强度的不稳定性和波动性，给电网的平稳运行带来了巨大挑战。传统的锂电池充电慢，循环次数少；而双电层电容器的能量不足，无法支撑延时调频，因此行业急需更高性能的一次调频与二次调频型储能器件。

“想要创新一种蓄电量较大，同时充电快、放电快的类似于锂电池的产品，就需要开发先进、多功能、高性能的材料以及器件集成技术。因此，我们鄂尔多斯实验室依托清华大学电化学储能领域先进技术和工程化经验，进行了创新性研发攻关。”李东亮说道。

清华大学-鄂尔多斯实验室项目由崔超婕博士承担，在研发中提出了利用新型介孔炭可强化纳米磷酸铁锂电极性能的技术路线。“目前已实现介孔炭材料的控制制备和放大制备，并且成功制备出含有大量介孔炭的电池型电容器正极，同时实现了高能量、高功率、长寿命等关键技术指标。”崔超婕博士介绍说。

该研究利用介孔炭的优异导电性和大量离子快速扩散通道，通过电容储能效应来改善锂离子化合物充电与放电性能。“目前市场上介孔炭的产量较少，而传统微孔炭性能不佳，因此具有广阔的发展空间。”崔超婕博士说，我们的产品由较多的锂电池材料和较少碳材料组成，电荷储量高于目前市场上主流储能产品，既保证了长寿命，快速充放电，又保证了较适宜的能量。

该成果已通过2023年项目任务验收，利用产业化快速发展模式，实现先进碳材料的批量制备与大容量产品的产级建设；通过企业合作，加快我区及全国电力调频领域的应用进程。据介绍，介孔碳材料的用途广泛，这类能量与功率性能均衡的产品，可用于汽车启停，银行或机构大数据中心备用电源，以及载重机械的启动与能量回收。除了储能应用外还可用于下一代高能量密度的锂离子电池的硅碳负极制造原料，助力纯电动车解决里程焦虑；用于高校科研中锂硫电池、锌空电池或水系电池的开发，以及用于催化载体等领域。无论是海外走俏“新三样”的发展，还是传统石化与煤化工的发展，都能够从这个先进功能材料的衍生应用中获益。

在实现“双碳”目标的进程中，以光伏、风能为代表的可再生能源无疑是其中的主力军。崔超婕博士表示，通过大量生产先进的介孔碳材料以及建设新型产品线，可为可再生能源（风电与光伏电）电力产业稳健发展助力。内蒙古自治区，特别是鄂尔多斯市是全国风电与光伏电资源最丰富的地区之一，本技术能够高度契合当地资源禀赋和“双碳”目标，实现制造端全绿色生产，助力自治区新质生产力快速发展。

来源：创新内蒙古