在太陽電池板的蝴蝶。 照片來源： Takver （cc 2.0）

通常在肥料和哺乳動物尿液中發現的用尿素製成的電池可以提供低成本的方式來存儲通過太陽能或其他形式的可再生能源產生的能量以在非工作時間消費。

電池不易燃，包含由豐富的鋁和石墨製成的電極。 其電解質的主要成分尿素已經在工業上由植物肥料生產。

“基本上，你所擁有的是一種用地球上最便宜，最豐富的材料製成的電池。 它實際上具有良好的性能，“斯坦福大學化學教授戴宏杰說。 “誰會想到你可以拿石墨，鋁，尿素，並且實際上製造一種可以循環很長時間的電池？”

在2015，戴的實驗室是第一個製造可充電鋁電池的實驗室。 該系統在不到一分鐘的時間內充電，並持續數千次充放電循環。 該實驗室與台灣工業技術研究院（ITRI）合作，為這款舊版摩托車提供動力，這有一個主要缺點：它涉及昂貴的電解液。

最新版本包括尿素基電解質，比100型號便宜約2015倍，效率更高，充電時間為45分鐘。 這是尿素首次用於電池。

戴說，兩個電池之間的成本差異“就像白天和黑夜一樣。” 調查結果出現在 訴訟中的國家科學院院士.

與化石燃料產生的能量不同，太陽能只有在太陽照射時才能被利用。 太陽能電池板在白天將能量泵入電網。 如果不立即消耗能量，它就會因為熱量而消失。

隨著對可再生技術的需求的增長，需要廉價，高效的電池來儲存能量以便在夜間釋放。 今天的電池，如鋰離子電池或鉛酸電池，價格昂貴，壽命有限。

博士候選人Michael Angell表示，新電池可以解決電網存儲問題。 “這很便宜。 這很有效率。 網格存儲是主要目標。“

Angell說，電網存儲也是最現實的目標，因為電池成本低，效率高，循環壽命長。 一種稱為庫侖效率的效率是對充電期間每單位電荷輸出多少電荷的測量。 該電池的庫侖效率高達99.7％。

雖然也很有效，但小型電子產品和其他設備中常見的鋰離子電池可能易燃。 相比之下，尿素電池是易燃的，因此風險較小。

“如果我家裡的備用電池是用尿素製成的，幾乎不會引起火災，我會感到安全，”戴說。

為了滿足電網存儲的需求，商用電池需要至少使用十年。 通過調查電池內部的化學過程，Angell希望延長其使用壽命。

前景充滿希望。 在實驗室中，這些基於尿素的鋁離子電池可以在1,500分鐘的充電時間內進行大約45充電循環。

“使用這種電池，我們的夢想是將太陽能存儲在每棟建築物和每個家庭中，”戴說。 “也許它會改變日常生活。 我們不知道。“

該電池的專利已經授權給由戴先生創立的AB Systems。 商業版目前正在開發中。

文章來源

傑基弗林 斯坦福大學

美國能源部，全球網絡人才3.0計劃，台灣教育部和泰山學者項目資助了這項工作。

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