液態金屬電池怎么樣?
液態金屬電池由薩多維在2009年發明提出的理論,有望實現大規模且廉價的電力存儲。液態金屬電池由三層液態物質從下而上組成:底層是液態銻,上層是液態鎂,中間由熔鹽電解液分割。

鎂(mei)(mei)(mei)失(shi)去兩個(ge)電子(zi)變成(cheng)鎂(mei)(mei)(mei)離(li)子(zi),鎂(mei)(mei)(mei)離(li)子(zi)渡過(guo)電解液(ye),從銻分子(zi)中獲得兩個(ge)電子(zi),形成(cheng)鎂(mei)(mei)(mei)銻合金,這是放電的過(guo)程。與電源相連后(hou),鎂(mei)(mei)(mei)銻合金分解,鎂(mei)(mei)(mei)離(li)子(zi)“游”回上部電極,還原到初始成(cheng)分。
薩多(duo)維還持續在元素周期(qi)表(biao)上(shang)檢索(suo)更(geng)廉價、表(biao)現更(geng)好的(de)電池配方。“設計總是(shi)從元素周期(qi)表(biao)開始(shi)的(de)。”這(zhe)是(shi)門(men)捷列夫的(de)名言(yan)。不(bu)久前,研究團隊發現鈣(gai)這(zhe)種廉價的(de)金屬(shu)材料有望應(ying)用到液態金屬(shu)電池,能(neng)提高(gao)電池電量輸出的(de)潛力。
薩多維介紹道(dao),目前液態金屬電池的壽命很(hen)長,損耗率低,即(ji)使每(mei)天進行(xing)一次充放電操作,持續(xu)10年后仍能保(bao)有初始(shi)容(rong)量(liang)的99%。
薩多維甚至認為,液(ye)態(tai)金屬電(dian)(dian)池可能是(shi)“永生”的(de)。液(ye)態(tai)金屬電(dian)(dian)池結構遠較鋰電(dian)(dian)池簡單,三層液(ye)態(tai)材料(liao)密封(feng)在(zai)堅固外(wai)殼中。即使外(wai)殼逐(zhu)漸(jian)腐蝕,里面的(de)液(ye)態(tai)材料(liao)可以被非常(chang)便捷(jie)地提取(qu)出來,重新利(li)用。從這個角度而言,液(ye)態(tai)金屬電(dian)(dian)池可能重新定義了電(dian)(dian)池回收(shou)。事實上(shang),薩多維本(ben)人(ren)對“回收(shou)”有著(zhu)獨特的(de)思(si)考。
電(dian)動車電(dian)池的(de)回(hui)收一直是外界(jie)關注的(de)焦點。但薩多(duo)維卻認為,人們大多(duo)時候對“回(hui)收”過于狂熱,凡(fan)事都想(xiang)要回(hui)收,也是一種(zhong)誤區。“回(hui)收”的(de)本質是性價比(bi),絕(jue)不能(neng)為了(le)回(hui)收而回(hui)收。
以(yi)鋁為(wei)例。雖然可樂罐的(de)鋁包裝很(hen)容易(yi)回(hui)收(shou),但沒人(ren)會用(yong)回(hui)收(shou)的(de)鋁造飛機。“我(wo)們回(hui)收(shou)鋁難道是因為(wei)鋁不夠用(yong)了嗎(ma)?鋁是地(di)殼(ke)中(zhong)第三豐富(fu)的(de)元素(su)!只是飛機對鋁的(de)純度(du)要求很(hen)高(gao)(gao),去除回(hui)收(shou)鋁中(zhong)的(de)雜(za)質,成本就比(bi)買新的(de)鋁高(gao)(gao)了。我(wo)們要從經濟效(xiao)益的(de)角度(du)看問題。”他說。
對于鋰電池的(de)回收(shou)(shou),薩多維也(ye)并不看好。理論上,鋰電池中的(de)成分可以回收(shou)(shou),但其(qi)結(jie)構過于復(fu)雜(za),回收(shou)(shou)成本過高。因此,與(yu)其(qi)糾結(jie)“如何回收(shou)(shou)鋰電池”這個問題,倒(dao)不如開發結(jie)構更簡(jian)單(dan)、更易回收(shou)(shou)的(de)電池。
液態金(jin)屬電(dian)池商(shang)業化(hua)進(jin)程中要克服哪(na)些問題?薩多維團隊最先造出(chu)的是(shi)容量(liang)(liang)只有(you)1瓦(wa)時(shi)的元胞液態金(jin)屬電(dian)池,他們(men)稱之為(wei)“小酒杯”。而(er)商(shang)業化(hua)的液態金(jin)屬電(dian)池產品,設計(ji)儲電(dian)量(liang)(liang)1000千(qian)瓦(wa)時(shi),功(gong)率350千(qian)瓦(wa),體(ti)積18立方米,總(zong)重量(liang)(liang)15噸,支持1000伏直(zhi)流電(dian)。
由(you)于生產工藝流程中可(ke)能會出(chu)現一(yi)些問(wen)題,薩多維需要把可(ke)靠性提高到(dao)6西格(ge)瑪,也即(ji)一(yi)百萬個部件里(li)容錯一(yi)個缺陷,遠超實驗室標準的千分之一(yi)。
目前(qian),液態金屬電池已穩定安全地(di)測試運(yun)行(xing)了(le)4年(nian),即使遭(zao)遇火災也(ye)安然無恙。但薩多維希望它的壽命能(neng)達到二三(san)十年(nian)。
薩多維介紹了兩家有意向的(de)(de)客戶,都(dou)是電(dian)(dian)(dian)網上(shang)的(de)(de)“孤島”:夏威(wei)夷(yi)(yi)和曼哈頓(dun)。由(you)于(yu)夏威(wei)夷(yi)(yi)島上(shang)沒有可供(gong)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)自然資(zi)源,長期(qi)進口柴油燃燒,曾(ceng)是全美電(dian)(dian)(dian)費最貴的(de)(de)地方(fang)。如(ru)今夏威(wei)夷(yi)(yi)正在大力發(fa)展太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)(dian)(dian),儲能(neng)問題亟(ji)待解決。
曼哈(ha)頓(dun)(dun)島上(shang)則(ze)有大(da)量金融機構(gou)和數(shu)據機構(gou)的(de)服務(wu)器,耗電量巨大(da),但電力均(jun)由紐約主城區輸配過(guo)來。如果要(yao)在用電高(gao)峰滿足曼哈(ha)頓(dun)(dun)島的(de)電力需(xu)求,電網可(ke)能(neng)過(guo)熱崩潰。目前的(de)一個替代方(fang)案是在哈(ha)德遜(xun)河底(di)新修一條輸配電通道,但成本高(gao)昂(ang)。液態金屬電池,或許可(ke)以提(ti)供(gong)可(ke)行(xing)的(de)儲(chu)能(neng)方(fang)案,有效調節用電峰谷。
