风能和太阳能固有的波动性和间歇性严重限制了它们在电力系统中的应用，在将可再生能源广泛并网之前，迫切需要具有电网规模的储能以稳定可再生能源的输出。电化学储能是重要的电网储能技术之一，具有高安全性、低成本、能量密度合理的电池是实现电网级电化学储能的必要条件，但目前仍难以实现。

近日，斯坦福大学崔屹教授，清华大学伍晖副教授，郑州大学金阳副教授报道了一种基于固体电解质的液态锂黄铜/氯化锌（SELL-brass/ZnCl₂）电池，解决了长期困扰高性能和低成本ZEBRA型电池开发的问题。

文章要点

1）研究人员采用国产石榴石型LLZTO固体电解质管，其具有高离子导电性、高相对密度、高稳定性等优点，可实现锂离子在正负极间的快速迁移，同时实现了两个电极的物理和电子隔离。LLZTO管内部是锂金属负极。为便于锂离子的迁移，同时，在管内加入少量熔点为215 ℃的LiI-CsI共晶混合物作为负极。此外，还插入了一卷不锈钢网，作为负极集电器的一部分，有助于在LLZTO管内壁表面形成一层LiI-CsI熔体，从而扩大和稳定了管与负极之间锂离子迁移的活跃区。在LLZTO管的外部是正极，由LiCl、黄铜（45 wt% Zn、55 wt% Cu）和LiAlCl4粉末组成，分别用作Li源、Zn源和正极。

2）SELL-brass/ZnCl₂电池具有高的理论能量密度，分别为750 Wh kg-1和2250Wh L-1。通过采用内径大于6.0 cm的LLZTO管，单元级电池实际能量密度可高于250Wh kg-1和750Wh L-1，足以满足栅极储能要求。

3）SELL-brass/ZnCl₂电池的电池材料（包括电极、LLZTO管、集电器和电池盒）的成本估计为$16 kWh-1，比ZEBRA型电池低50%以上，此外，通过优化电池材料和电池结构可以进一步降低成本。

由于Sell-Brass/ZnCl₂电池的全电池性能和可扩展性，并考虑到其合理的能量密度、低成本和高安全性，该电池有望在网格规模的储能应用得到广泛应用。

Liu et al., Molten Lithium-Brass/Zinc Chloride System as High-Performance and Low-Cost Battery, Matter(2020)

DOI：10.1016/j.matt.2020.08.022

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.08.022