由于麻省理工学院研究人员的一项新发现，近五年前首次发明的一种电池可以一跃成为储能技术的前沿。该电池基于由钠和氯化镍制成的电极，并使用新型金属网膜，可用于电网规模的安装，使风能和太阳能等间歇性电源能够提供可靠的基本负荷电力。

麻省理工学院教授 Donald Sadoway、博士后 Huayi Yin 和 Brice Chung 以及其他四人领导的团队今天在Nature Energy杂志上报道了这一发现。

尽管该团队使用的基于液态钠电极材料的基本电池化学在 1968 年首次被描述，但由于一个明显的缺点，该概念从未作为一种实用方法流行起来：它需要使用薄膜来分离其熔融物组件，并且唯一具有该膜所需特性的已知材料是易碎且易碎的陶瓷。这些薄如纸的薄膜使电池在实际运行条件下太容易损坏，因此除了一些专门的工业应用外，该系统从未被广泛实施。

但 Sadoway 和他的团队采取了不同的方法，他们意识到薄膜的功能可以由特殊涂层的金属网来执行，这是一种更坚固、更灵活的材料，可以经受工业规模存储系统的严格使用.

“我认为这是一个突破，”Sadoway 说，因为这是 5 年来的第一次，这种类型的电池——其优势包括廉价、丰富的原材料、非常安全的操作特性以及能够经历多次充放电循环的能力没有退化——最终可能变得实用。

虽然一些公司继续生产用于特殊用途的液钠电池，但“由于陶瓷膜的脆弱性，成本一直居高不下，”John F. Elliott 材料化学教授 Sadoway 说。“没有人真正能够使这个过程发挥作用，”包括通用电气，它在放弃该项目之前花了近 10 年的时间研究这项技术。

当 Sadoway 和他的团队探索熔融金属电池中不同组件的各种选择时，他们对其中一项使用铅化合物的测试结果感到惊讶。“我们打开了电池，在测试室内发现了液滴”，“应该是熔融铅的液滴，”他说。但是，正如预期的那样，复合材料并没有充当膜，而是“充当电极”，积极参与电池的电化学反应。

“这真的让我们看到了一种完全不同的技术，”他说。膜以完全不同的方式发挥了它的作用——选择性地允许某些分子通过，同时阻止其他分子——利用它的电特性，而不是基于材料中孔隙大小的典型机械分类。

最后，在对各种化合物进行实验后，研究小组发现，涂有氮化钛溶液的普通钢网可以发挥以前使用的陶瓷膜的所有功能，但又没有脆性和易碎性。结果可能使一整套廉价且耐用的材料适用于大型可充电电池。

他说，新型膜的使用可以应用于各种熔融电极电池化学，并为电池设计开辟了新途径。“事实上，你可以制造钠硫型电池或钠/氯化镍型电池，而无需使用易碎、易碎的陶瓷——这改变了一切，”他说。

Sadoway 说，这项工作可能会产生足够大的廉价电池，使间歇性、可再生能源适用于电网规模的存储，并且相同的基础技术也可能有其他应用，例如用于某些金属生产。

Sadoway 警告说，这种电池不适合某些主要用途，例如汽车或电话。它们的强项在于成本至关重要但尺寸和重量不重要的大型固定装置，例如公用事业规模的负载均衡。在这些应用中，廉价的电池技术有可能使更大比例的间歇性可再生能源取代目前以化石燃料为主的基本负荷、始终可用的电源。

研究团队包括武汉理工大学客座科学家陈飞；日本原子能机构访问科学家田中伸之；麻省理工学院研究科学家Takanari Ouchi；和博士后 Huayi Yin、Brice Chung 和 Ji Zhao。这项工作得到了法国石油公司 Total SA 通过麻省理工学院能源倡议的支持。