专门为军事和太空计划制造电池的 EaglePicher Technologies 公司正与联邦政府合作开发强大的电池存储技术，以帮助公用事业公司平滑可再生能源的波动。
对于位于密苏里州乔普林市的这家公司来说，这是一条熟悉的道路。
EaglePicher 在 20 世纪 80 年代中期开始为太空应用开发一种使用钠和硫组件的电池。其模型在 1997 年的哥伦比亚号航天飞机上成功运行。
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但到那时，军事和太空电池的重点已转移到美国的锂离子模型，而钠硫电池的动力在这个国家消失了。EaglePicher 封存了它的工作。
现在，EaglePicher 重返赛场，与太平洋西北国家实验室 (PNNL) 合作开发钠硫电池，该项目获得了能源部高级研究计划署-能源 (ARPA-E) 提供的 720 万美元资助。这是 2009 年为促进清洁能源突破而颁发的 37 个奖项之一。EaglePicher 正在为这个为期三年的项目提供 180 万美元的余额资金。
由于能源部的研发预算在国会面临不确定的未来，此类清洁能源伙伴关系的未来也充满不确定性。本周，ARPA-E 将在华盛顿举行的 2011 年创新峰会上展示其受资助者，汇集科学家、风险资本资助者和民选官员，以争取对奥巴马总统到 2035 年美国电力供应的 80% 来自清洁能源的目标的政治支持。
PNNL 估计，如果美国到 2030 年要从可再生能源获得 20% 的电力，那么将需要超过 200,000 兆瓦时的储能电力。其概念是在可再生能源过剩时（例如夜间的风能）存储电力，并在白天的高峰需求期间使用它。
钠硫电池的特性非常适合这一点。虽然这项技术最初是在美国开创的，但后来被放弃了，但日本看到了希望并将其拾起。日本的通商产业省选择它作为有针对性的机会。
日本接受了这个想法并付诸实践
东京电力公司和 NGK Insulators 在 20 世纪 90 年代推动了钠硫电池的开发，如今，NGK 是主要的商业制造商。寻求大型储能电池用于可再生能源的美国公用事业公司可能面临一年或更长时间的等待。
这相当于美国参与的第二大电池技术失误。消费电子产品中无处不在的锂离子电池背后的技术是由美国物理学家约翰·古迪纳夫在 20 世纪 70 年代末发明的，并获得了美国空军 20,000 美元的资助。它被美国制造商忽视，但在 20 世纪 90 年代被索尼和其他日本公司商业化。
PNNL 科学家和项目协调员戈登·格拉夫表示，该实验室与 EaglePicher 的合作旨在超越 NGK 的设计，完善更紧凑的架构，从而显着提高电池的效率和性能，同时大大简化制造过程。
“这是一个设计上的彻底改变，”拥有 22 项专利的格拉夫说。“这是我们可以实现这一步飞跃的方式之一。”
在位于华盛顿州里奇兰的 PNNL 设施中，格拉夫举起一块 NGK 电池，解释了 PNNL 和 EaglePicher 团队希望利用的机会。
NGK 电池是一个圆柱体，中心是钠，通过陶瓷膜与熔融硫隔离，陶瓷膜允许钠离子通过以产生电池的电流。NGK 膜和外壳的管状设计简化了在电池内部易挥发的化学物质上保持牢固密封的过程，电池内部温度达到 350 摄氏度。
EaglePicher 高级电池项目主管大卫·卢塞罗说，如果电池可以用平面膜代替，并装在盒状结构中，那么电池可以提供更多的功率，在更低的温度下运行，并且会更坚固，并且更容易大规模生产。“我们认为平面设计可以将性能提高 30%，在更小的封装中获得更多的能量，”卢塞罗说。
重新发明一种再发明
“您应该能够将成本降低大约 25% 到 30%，因为制造材料片材比制造闭端管要容易得多，”格拉夫说。他补充说，在扁平化设计中，分隔钠和硫组分的膜可以做得更薄。
与其他 ARPA-E 资助的项目一样，这个项目也不是万无一失的。
“有很多问题，”格拉夫说。“最大的问题之一是密封。在这种几何结构中，您只需密封顶唇，”他举起 NGK 模型说。他说，在扁平化设计中，实现故障安全密封更加困难。“你为什么要攻击它呢？”格拉夫问道。因为实验室已经在平面设计上工作了 15 年，他回答了自己的问题。
第一年的大部分工作都是 PNNL 的基础研究。“当我们开始第二年时，我们将工作转移到这里，以扩大规模进行最终演示，”卢塞罗说。该团队对迄今为止取得的进展感到满意，但仍存在风险。
“我们做得非常好，”格拉夫说。PNNL 和 EaglePicher 的目标是在 2012 年底之前交付一个产生 10 千瓦时能量的 5 千瓦电池。
卢塞罗说，ARPA-E 为项目的每个阶段都设定了里程碑。“该项目按季度进行审查，以确保开发进展令人满意。这些是非常严格的‘通过-不通过’类型的指标，我们必须实现。”
“ARPA-E 不是为了科学而做科学，”卢塞罗补充道。“他们想要一种科学-产业合作伙伴关系的产品技术，这种技术更有可能被利用。有成本分摊以确保行业合作伙伴有切身利益。”
PNNL 表示，ARPA-E 的资助应该能够完成为期三年的演示项目。然后，如果技术挑战得到解决，这种钠硫电池的未来很可能将由政策和市场力量的交汇点决定，包括可再生能源产业的规模和增长，以及最终转向商业生产所需的数亿美元资本的可用性。
这种情况以前发生过。“在 90 年代中期，NGK 进行了大量投资开发这项技术，以便他们能够将其商业化，”卢塞罗说。“他们非常有远见。”
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