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液態(tài)金屬電池怎么樣?

液態(tài)金屬電池由薩多維在2009年發(fā)明提出的理論,有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模且廉價(jià)的電力存儲(chǔ)。液態(tài)金屬電池由三層液態(tài)物質(zhì)從下而上組成:底層是液態(tài)銻,上層是液態(tài)鎂,中間由熔鹽電解液分割。

液態(tài)金屬電池

鎂失去兩個(gè)電子變成鎂離子,鎂離子渡過(guò)電解液,從銻分子中獲得兩個(gè)電子,形成鎂銻合金,這是放電的過(guò)程。與電源相連后,鎂銻合金分解,鎂離子“游”回上部電極,還原到初始成分。

薩多維還持續(xù)在元素周期表上檢索更廉價(jià)、表現(xiàn)更好的電池配方。“設(shè)計(jì)總是從元素周期表開始的?!边@是門捷列夫的名言。不久前,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)鈣這種廉價(jià)的金屬材料有望應(yīng)用到液態(tài)金屬電池,能提高電池電量輸出的潛力。

薩多維介紹道,目前液態(tài)金屬電池的壽命很長(zhǎng),損耗率低,即使每天進(jìn)行一次充放電操作,持續(xù)10年后仍能保有初始容量的99%。

薩多維甚至認(rèn)為,液態(tài)金屬電池可能是“永生”的。液態(tài)金屬電池結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)較鋰電池簡(jiǎn)單,三層液態(tài)材料密封在堅(jiān)固外殼中。即使外殼逐漸腐蝕,里面的液態(tài)材料可以被非常便捷地提取出來(lái),重新利用。從這個(gè)角度而言,液態(tài)金屬電池可能重新定義了電池回收。事實(shí)上,薩多維本人對(duì)“回收”有著獨(dú)特的思考。

電動(dòng)車電池的回收一直是外界關(guān)注的焦點(diǎn)。但薩多維卻認(rèn)為,人們大多時(shí)候?qū)Α盎厥铡边^(guò)于狂熱,凡事都想要回收,也是一種誤區(qū)?!盎厥铡钡谋举|(zhì)是性價(jià)比,絕不能為了回收而回收。

以鋁為例。雖然可樂罐的鋁包裝很容易回收,但沒人會(huì)用回收的鋁造飛機(jī)。“我們回收鋁難道是因?yàn)殇X不夠用了嗎?鋁是地殼中第三豐富的元素!只是飛機(jī)對(duì)鋁的純度要求很高,去除回收鋁中的雜質(zhì),成本就比買新的鋁高了。我們要從經(jīng)濟(jì)效益的角度看問(wèn)題?!彼f(shuō)。

對(duì)于鋰電池的回收,薩多維也并不看好。理論上,鋰電池中的成分可以回收,但其結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜,回收成本過(guò)高。因此,與其糾結(jié)“如何回收鋰電池”這個(gè)問(wèn)題,倒不如開發(fā)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更易回收的電池。

液態(tài)金屬電池商業(yè)化進(jìn)程中要克服哪些問(wèn)題?薩多維團(tuán)隊(duì)最先造出的是容量只有1瓦時(shí)的元胞液態(tài)金屬電池,他們稱之為“小酒杯”。而商業(yè)化的液態(tài)金屬電池產(chǎn)品,設(shè)計(jì)儲(chǔ)電量1000千瓦時(shí),功率350千瓦,體積18立方米,總重量15噸,支持1000伏直流電。

由于生產(chǎn)工藝流程中可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,薩多維需要把可靠性提高到6西格瑪,也即一百萬(wàn)個(gè)部件里容錯(cuò)一個(gè)缺陷,遠(yuǎn)超實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)的千分之一。

目前,液態(tài)金屬電池已穩(wěn)定安全地測(cè)試運(yùn)行了4年,即使遭遇火災(zāi)也安然無(wú)恙。但薩多維希望它的壽命能達(dá)到二三十年。

薩多維介紹了兩家有意向的客戶,都是電網(wǎng)上的“孤島”:夏威夷和曼哈頓。由于夏威夷島上沒有可供發(fā)電的自然資源,長(zhǎng)期進(jìn)口柴油燃燒,曾是全美電費(fèi)最貴的地方。如今夏威夷正在大力發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電,儲(chǔ)能問(wèn)題亟待解決。

曼哈頓島上則有大量金融機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)的服務(wù)器,耗電量巨大,但電力均由紐約主城區(qū)輸配過(guò)來(lái)。如果要在用電高峰滿足曼哈頓島的電力需求,電網(wǎng)可能過(guò)熱崩潰。目前的一個(gè)替代方案是在哈德遜河底新修一條輸配電通道,但成本高昂。液態(tài)金屬電池,或許可以提供可行的儲(chǔ)能方案,有效調(diào)節(jié)用電峰谷。

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