日常生活中司空見慣的絲襪，到了科學家手里竟然成為解決電池儲能問題的“利器”。記者日前從中科院電工所獲悉，該所陳永翀團隊成功研發出一種以“絲襪”作為電池關鍵部件的鋰離子液流電池。這樣的“絲襪”電池有什么神奇之處？近日，記者來到該所一探究竟。
4月23日，北京，陽光明媚。推開實驗室大門，一頭利落短發的陳永翀正指導工程師組裝電池。看到記者進來，他扶了扶眼鏡，笑容有些靦腆，“歡迎歡迎，就是實驗室環境簡陋了點，希望不要介意”。
如果不是同事介紹，記者幾乎無法把眼前這位儒雅的青年人和中科院電工所儲能技術研究組組長、固態反應與擴散中匈國際合作項目中方負責人等諸多頭銜聯系起來。
一談到自己的專業，陳永翀立刻變得神采飛揚。“鋰離子液流電池是由我們獨立提出，并在國內最早開發的新型儲能電池技術。它綜合了鋰離子電池和液流電池的優點，在電網儲能領域具有良好的應用前景，目前已完成技術原理驗證，進入基礎技術開發的關鍵時期。”
2010年，陳永翀在從事傳統鋰電池研究時，感覺鋰電池作為大型兆瓦級儲能裝備有一些弊端，即正負極是固定的，“電池成組壽命和安全性存在問題，并且成本太高”。而液流電池的正負極電解液可循環流動，應用于大規模儲能時成本較低。“當時我就想，能不能把鋰電池和液流電池各自的優點綜合起來，開發一種全新的儲能電池，實現輸出功率和儲能容量彼此獨立。”
在多次嘗試后，陳永翀提出鋰離子液流電池的概念。“事實上，美國麻省理工學院也曾提出類似的技術概念并開展了研究，但當時沒有公開。不過，美國科學家想利用它開發電動車的動力電池，我們主要想用它做分布式電網的儲能裝備，雙方側重點不一樣。”
由于陳永翀團隊是國內唯一從事鋰離子液流電池技術研究的團隊，此前并無先例，原創性很強，因此在尋求經費支持上頗費工夫。“關鍵時刻，所里給我提供了一筆配套資金支持，加上北京好風光儲能技術有限公司的合作資金，我們的研究得以順利進行。”
據記者了解，美國能源部先進研究計劃署也看好這項技術，在今年3月宣布給予美國一個研究團隊高達340萬美元的資助。
如今，歷時3年多，陳永翀團隊的研究已取得重大進展。“如何提高電池功率密度以降低電池成本，是目前鋰離子液流電池技術研究的重點。經過反復試驗，我們發明了一種基于電池集流內阻解耦思路的創新設計，可降低電池極化內阻，從而提高電池的功率密度。這種設計屬世界首創。”陳永翀自豪地說。
不過，這種創新設計需要一種被稱為“多孔集流體”的關鍵部件參與電池電能的反復存儲和釋放。“理論上講，多孔集流體必須盡可能的薄，在完成電子導電的同時，還必須具備足夠多的孔隙允許鋰離子快速通過。”在反復比較十余種多孔材料后，研究團隊在絲襪中找到了答案。
“看，這就是我們當時找來的各種材料，價格不一，最貴的要每平方米1000元，而尼龍絲襪材料每平方米只需要5元。”陳永翀指著試驗臺上成堆的實驗布料對記者說。
試驗臺的一側擺放著已做好的電池。絲襪材料經特殊加工后，被組裝成不同大小的電池，最后和其他部件一起，變成臉盆大小的儲能電池模塊。“當然，這個模塊的大小還可根據需要進行調整。”
試驗臺旁邊的充放電測試設備上掛滿了不同形狀的電池，看上去猶如小賣部的貨架。連接上電壓后，科研人員在電腦上就可查看“絲襪”電池的各項數據。
“絲襪的主要成分為聚酰胺（俗稱尼龍），具有豐富的彈性多孔結構，厚度極薄但強度很高，并且耐電解液腐蝕，在浸染導電漿料后變成了理想的多孔集流體材料。采用絲襪材料制作的電池，功率密度提高了一個數量級，是原來鋰離子液流電池功率密度的10多倍。”陳永翀介紹說，更重要的是相對其他材料，絲襪材料非常便宜，因此電池成本得以大幅降低。
“新型儲能技術能否實現規模應用，成本是關鍵。目前，我們正繼續優化這種新型電池，預計再有兩三年時間，這種‘絲襪’電池將逐步進入實用化階段。大約5年后，這種新型儲能裝備估計就可以被大規模應用在新能源領域。”陳永翀說，屆時低成本儲能電池技術將邁入新的發展時代。
