推动储能进步：科学与实际解决方案的协同作用

来自 实验室仪器网

阿贡在储能生命周期的每个阶段都推动电池的突破，从发现关键材料的替代品到开拓新的实际应用，再到使报废回收更具成本效益。

电池以其在消费电子产品和电动汽车中的应用而闻名，其动力远远超过我们的日常工具。储能创新——捕获一次性生产的能源以供以后使用——可以防止供应链中断、加强电网并提高美国制造业竞争力。

电池现在支持确保低成本的国内能源生产。在美国能源部（DOE）的阿贡国家实验室，研究人员正在储能生命周期的每个阶段推进突破。从发现稀缺关键材料的替代品，到开拓新的实际应用，再到使报废回收更具成本效益。

储能具有许多好处，但也因供应链挑战而变得复杂，这些挑战影响了技术的开发和使用方式。在过去的几十年里，科学家们在锂离子电池可以存储多少能量和使用寿命方面取得了巨大的改进。

因此，它们现在广泛用于电器、车辆和电网。它们使电网在面对不断增长的电力需求和自然灾害时更加可靠。然而，锂离子电池严重依赖锂、钴和镍等关键元素，这些元素主要在国外发现。因此，电池供应链往往容易受到中断的影响。

科研人员正在努力保护能源基础设施免受潜在的供应冲击——无论是市场波动还是国家安全威胁。这需要利用国产材料的安全、低成本的储能解决方案。为了满足这一需求，研究人员正在努力提高钠离子和水基电池替代品的性能和使用寿命。

阿贡长期以来一直是电池科学领域的全球领导者。最值得注意的是，阿贡研究人员在镍锰钴氧化物（NMC）阴极的开发中发挥了关键作用，该阴极如今已用于许多电动汽车。

目前，该实验室正在部署人工智能（AI）进行材料发现，测试尖端化学物质并支持美国创新生态系统，以确保阿贡创新符合市场需求。

电池是能源丰富的基础，阿贡研究人员可以帮助确保明天的储能技术安全、高效、持久和国产，

为了支持早期储能研究，Argonne领导了储能研究联盟（ESRA），这是一个能源部能源创新中心，包括劳伦斯伯克利和太平洋西北国家实验室以及美国各地的11所大学。利用数十年来国家对基础科学的投资，ESRA寻求实现材料化学的变革性发现，并对原子尺度的电化学现象有基本的了解。从那里开始，该中心旨在加速技术商业化，优先开发保护美国免受供应链风险的电池材料，并培训下一代电池劳动力以满足未来的制造需求。

Argonne还领导LENS联盟，召集14个合作伙伴（包括6个国家实验室和8所大学），开创安全、负担得起的美国采购的钠离子电池，作为锂离子系统的替代品。阿贡科学家正在努力降低成本并增加钠离子电池可以存储的能量，同时不影响安全性或使用寿命。

在整个实验室中，ACCESS汇集了顶尖科学家和工程师，以应对各个学科的储能挑战。迄今为止，该网络已支持240多项专利，从先进的阴极到新型电解质，帮助从汽车到航空航天等行业将技术从实验室转移到全球市场。

最后，阿贡是ReCell中心的所在地，这是一项全国性合作项目，将工业界、学术界和国家实验室联合起来，以促进有效的电池回收。该领域的进步可以在电池初始使用结束时从电池中提取更多价值，从而降低其成本以及美国对外国原材料电池制造的依赖。

预计未来几年全国电力需求将飙升，21圣挑战20的世纪威胁th世纪基础设施，Argonne正在扩展其能力以满足新时代的能源需求。

该实验室升级后的先进光子源（APS）和极光百亿亿次级超级计算机是实时材料发现、建模和测试的领先工具，可供阿贡研究人员、合作机构和私营公司使用。APS和ALCF是美国能源部科学办公室的用户设施。在整个实验室中，研究人员正在探索电气化航空、水电网存储和固态锂硫系统，这些系统可以使电动汽车的续航里程增加一倍。

电池研究正在推动整个储能生命周期的进步，加强国内能源生产，支持电网，并帮助确保制造业具有竞争力和弹性的未来。

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