目前的儲能技術(shù)大多成本高昂,而太陽能與風能常有供電穩(wěn)定性的疑慮,有搭配電網(wǎng)儲能的需求,但以目前儲能技術(shù)搭配后,往往不符合成本效益。美國麻省理工學院(MIT)團隊所創(chuàng)立的Ambri公司研發(fā)液態(tài)金屬電池,希望能達到低成本、大量儲能的目標,以配合再生能源的發(fā)展。
液態(tài)金屬電池的概念其實很簡單,容器內(nèi)有3種不同的液體,且因其性質(zhì)密度不相同,3層液體會分別待在各自所屬那層,就像油與醋一般不會上下擾動。
電池最底層為鉛與銻制成的高密度混合物,鉛的材料成本相對便宜且熔點較低,而加入銻混合可增加效能;中間層是熔鹽電解質(zhì)的鹽層;漂浮在最表層的,則是鋰金屬。
當電池放電時,上層的鋰金屬會失去電子,成為鋰離子,移到中層的鹽層,而鹽層中的鋰離子,則會吸收電子,漸漸跑到鉛銻混合物所在的最下層;若開始充電,最底層的鋰金屬會往上溶回鹽層,而鹽層的鋰離子則會吸收電子,轉(zhuǎn)回鋰金屬回到第一層。
先前團隊曾以鎂與純銻制成液態(tài)電池電極,但是要運作整個系統(tǒng),需要達到攝氏 700 度的高溫,但現(xiàn)在,更新成分改良過后的液態(tài)金屬電池,只需攝氏450度的高溫就可運作。
在試驗的過程中,即使最底層鉛銻混合物中的鉛比例提高到82%,電壓依然沒有降低,研究團隊發(fā)現(xiàn)這項轉(zhuǎn)變背后的最大功臣是鋰金屬。就如上面提到的,當電池開始放電時,鋰金屬會跑到最下層,尋找銻原子結(jié)合,因此,鉛金屬的存在并不影響電力的儲存,反而讓整個系統(tǒng)溫度降低,且成本更加便宜。
此外,為了測試液態(tài)金屬電池效能,MIT團隊將原型電池經(jīng)過450次充放電循環(huán),讓鋰金屬完全從表層消失后,再重新回到表層,實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),每次充放電循環(huán)只會耗損儲電容量的6%。
更新成分后的液態(tài)金屬電池成功突破價格與溫度的障礙,MIT團隊繼續(xù)努力之下,或許這項新技術(shù)能替電網(wǎng)儲能電池帶來新頁。