MIT材料科學(xué)與工程系教授Donald Sadoway公開了他們正在研發(fā)的一款液態(tài)金屬電池,在室溫之下,這款產(chǎn)品壽命為4年,它可以做到超過4,000次的充放電——相當(dāng)于每天充放電一次可以使用10年,并且依然能保有原始容量的99%,電池?fù)p耗率非常低。預(yù)計(jì)到2019年年底,第一批產(chǎn)品將交付給客戶。

現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)一直由于所用材料本身的局限性一直止步不前,這就需要另覓出路找到新的儲(chǔ)能系統(tǒng),而它最需要解決的無非是最基本的連個(gè)問題:延長(zhǎng)壽命、降低成本。

近日,MIT材料科學(xué)與工程系教授Donald Sadoway在《麻省理工科技評(píng)論》和Deeptech深科技舉辦的EmTech China峰會(huì)上公開了他們正在研發(fā)的一款液態(tài)金屬電池。據(jù)其介紹,在室溫之下,這款產(chǎn)品壽命為4年,它可以做到超過4,000次的充放電——相當(dāng)于每天充放電一次可以使用10年,并且依然能保有原始容量的99%,電池?fù)p耗率非常低。

Sadoway表示,預(yù)計(jì)到2019年年底,第一批產(chǎn)品將交付給客戶。

壽命長(zhǎng)還比鋰電池便宜 MIT教授要推一款“永生牌”液態(tài)金屬電池

以下為Donald Sadoway演講內(nèi)容實(shí)錄:

我想和大家談的是儲(chǔ)能方面的創(chuàng)新,以及儲(chǔ)能與其它一些領(lǐng)域的創(chuàng)新有何不同。和業(yè)界的做法不同的是,我們做事情多了些學(xué)院派的色彩,也就是說,我們現(xiàn)在所做的事情,可能是以前人們從來沒有做過的。

那既然我們想要變革現(xiàn)有的整個(gè)行業(yè),必然會(huì)耗費(fèi)巨大的成本,所以我們需要在研究的階段就開始考慮控制成本的問題。

對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)來講,電力往往和現(xiàn)代化緊密掛鉤,所以電力網(wǎng)絡(luò)就顯得格外重要,我甚至可以說電力網(wǎng)絡(luò)就是世界上最大的供應(yīng)鏈,而且要求零庫(kù)存。

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(如上圖所示,地區(qū)上大部分地區(qū)都被黑夜籠罩,顯然那里急需電力供應(yīng))

但要解決這個(gè)問題,就勢(shì)必要涉及到儲(chǔ)能的廣泛應(yīng)用。比如對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能這些可再生能源來說,它們普遍都具有間歇性供應(yīng)的問題,所以如果要更好地發(fā)揮它們的效能,就必須要有一整套的儲(chǔ)能解決方案。

那現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的如何呢?

現(xiàn)狀恐怕并不樂觀。首先是大規(guī)模的儲(chǔ)能設(shè)施并不像我們手機(jī)電腦上的電池一樣簡(jiǎn)單,它必須滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行二三十年,否則就是一場(chǎng)災(zāi)難。

另外,還必須保證其能夠在運(yùn)行上做到操作足夠靈活,這也是其穩(wěn)定運(yùn)行的前提。還有很重要的一點(diǎn)就是要嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本。

在這里插一句,電池是由一位名叫Alessandro Volta的意大利教授發(fā)明的,在意大利10,000里拉的紙幣上印有他的頭像。而且Alessandro Volta教授還有特別值得提的一點(diǎn),那就是他證明了一位教授可以將自己的研究轉(zhuǎn)化為有益的社會(huì)實(shí)踐。

這也極大地啟發(fā)了我所從事的電池研究。首先,我意識(shí)到,我需要我的團(tuán)隊(duì)一起齊心協(xié)力,另外還有一點(diǎn),要從設(shè)計(jì)伊始就要綜合考慮到給制造商提供一定的生產(chǎn)便捷性。

但我們也在研發(fā)過程中受到了質(zhì)疑,因?yàn)閷?duì)于兆瓦級(jí)別的大型發(fā)電廠來講,小小的一枚電池似乎怎么看都不太能滿足他們的儲(chǔ)能需求,就更不要提改變世界了。的確也有電池行業(yè)內(nèi)的人說我們是瘋了,但我想說的是,不要只著眼于固有的行業(yè)和已有的發(fā)明,一定要有創(chuàng)新。

所以我就把目光投向了電解鋁行業(yè),他們通常都配有很大的設(shè)備,一天24小時(shí)不間斷工作,而規(guī)模效應(yīng)會(huì)帶來成本的降低,他們獲取1千克鋁的成本不足1美元。受此啟發(fā),我們將電解鋁的步驟逆向操作,發(fā)明了液態(tài)金屬電池,就可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模且廉價(jià)的電力存儲(chǔ)。這就是我們以不同的視角去看待問題所帶來的好處。

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(液態(tài)金屬電池結(jié)構(gòu),最底層是液態(tài)銻,中層是熔鹽電解質(zhì),上層是液態(tài)鎂,熔鹽處在兩層液態(tài)金屬的中間)

我的團(tuán)隊(duì)成員,其中沒有任何一個(gè)是電池方面的專家,之前甚至都沒有接觸過電化學(xué)相關(guān)的研究,但他們都是聰明、沒有偏見且無所畏懼的青年才俊,可以做出杰出的成果。

當(dāng)然,進(jìn)展也并不是一帆風(fēng)順的,一開始的時(shí)候,實(shí)驗(yàn)總是失敗,但經(jīng)過幾年的研究之后,我們創(chuàng)造了奇跡,我相信二三十年之后,我們一定能夠做出更多的成績(jī)。

最后,談一下我們的電池的效能,我們檢測(cè)了1000多種電池,它們的成本都是非常低的。我們也取得了很多的科學(xué)成就,我們于一周前發(fā)表于《Nature Energy》的一篇文章,里面記錄了我們的一些進(jìn)展。

可以說,我們的電池是非常特別的,它有很長(zhǎng)的循環(huán)壽命,而且它的容量十分穩(wěn)定。從下面這張圖表可以看出,隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),整個(gè)電池的損耗率也是非常低的,即便每一天都進(jìn)行充放電操作,持續(xù)使用10年之后依然可以確保它能夠保持初始容量的99%。

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在取得了技術(shù)上的突破之后,我和我的學(xué)生們一起成立了一家公司AMBRI來專門生產(chǎn)液態(tài)金屬電池。我們獲得了來自比爾·蓋茨的A輪投資,預(yù)計(jì)產(chǎn)品將會(huì)在兩年后面世。

[責(zé)任編輯:張倩]

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