根据发表在《Energy Storage Materials》上的一项研究，一种新的电池设计可以帮助以更低的成本将可再生能源整合到电网中，使用地球上丰富的金属。由美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）领导的一个研究小组证明，由低成本金属钠和铝制成的电网储能电池的新设计为更安全、更可扩展的固定储能系统提供了一条途径。
研究人员说：“我们展示了这种新的熔盐电池设计有潜力比其他传统的高温钠电池更快地充放电，在更低的温度下工作，并保持出色的储能能力。我们使用这种新的钠基化学物质，在比商用高温钠电池技术低100°C以上的温度下，获得了类似的性能，同时使用了地球上更丰富的材料。”
新型钠基熔盐电池使用两种不同的反应。该团队此前报告了中性熔盐反应。这一新发现表明，这种中性熔盐可以进一步反应成酸性熔盐。至关重要的是，第二种酸性反应机制增加了电池的容量。具体来说，在345次大电流充放电循环后，这种酸性反应机制保留了82.8%的峰值充电容量。
尽管该电池还处于早期阶段或“硬币电池”测试阶段，但研究人员推测，它可能会产生高达100 Wh/kg的实际能量密度。相比之下，用于商业电子产品和电动汽车的锂离子电池的能量密度约为170-250 Wh/kg。然而，新的钠铝电池设计的优点是价格低廉，原材料丰富。
研究人员说：“我们这项技术的主要目标是使太阳能在10到24小时内低成本地每天转移到电网中。这是一个最佳点，我们可以开始考虑将更高水平的可再生能源整合到电网中，为风能和太阳能等可再生资源提供真正的电网弹性。”
目前大多数电池技术，包括锂离子电池，都非常适合短期储能。为了满足10小时以上的储能需求，需要开发新的、低成本、安全、长续航时间的电池概念，而不是目前最先进的电池技术。这项研究为实现这一目标提供了一个有前景的实验室规模的演示。
这种新设计尤其适用于12至24小时的短期至中期电网储能。它是金属卤化钠电池的一种变体。类似的设计采用镍阴极作为系统的一部分，已经在商业规模上证明有效，并且已经在商业上可用。
研究人员表示：“我们在不牺牲电池性能的情况下，消除了对镍这种相对稀缺且昂贵的元素的需求，与镍相比，使用铝的另一个优点是铝阴极充电更快，这对于在这项工作中展示的更长的放电持续时间至关重要。”
随着这一里程碑的实现，该团队正专注于进一步改进以增加放电持续时间，这可以大大提高电网的灵活性，以更多地纳入可再生能源。
作为研究的一部分，研究人员估计，基于廉价原材料的钠铝电池设计的活性材料每千瓦时的成本仅为7.02美元。通过优化和提高实际能量密度，他们预计这一成本可以进一步降低。
