新型液態(tài)金屬電池

新型液態(tài)金屬電池講解者:蒲玉杰能源結構的趨勢及轉型隨著傳統(tǒng)化石能源的消耗殆盡，能源業(yè)將進入以太陽能與能源儲存為主流的時代，但目前的儲能技術大多成本高昂，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，但以目前儲能技術搭配后，往往不符合成本效益。儲能技術的新突破——新型液態(tài)金屬電池！

液態(tài)金屬電池的概念其實很簡單，如下圖a，容器內有3種不同的液體，且因其性質密度不相同，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。從中得到啟示，我們可以設計出這樣一種電池：電池的正負極為密度不同的液態(tài)導電物質，被電池電解液所隔離，3種液態(tài)物質由于密度差異和不混溶性而被分成3層，這就是液態(tài)金屬電池的原型！液態(tài)金屬電池的探索負極材料:熔融金屬Mg正極材料:熔融金屬Sb電解液:熔融MgCl2?KCl?NaCl電池性能：電流密度范圍50到200mA/cm2充放電能量效率為69%缺點Mg、Sb的熔點都比較高，使得電池的工作溫度接近700℃.Mg||Sb電池負極材料:熔融金屬Li正極材料:熔融金屬Sb電解液：熔融LiF-LiCl-LiI電池性能：電壓高；每單節(jié)電池電壓為0.92V自放電電流小能量效率高（相對于Na||Sb電池）缺點：電池工作溫度高，500℃左右Li||Sb電池造成的影響：隨著金屬Sb的合金化，會降低電池的電壓改進方案：將正極金屬Sb和低熔點金屬進行合金化來降低熔點，從而降低電池的工作溫度。Li-Sb-Pb新型液態(tài)金屬電池電池內部結構：負極：熔融金屬Li正極:熔融金屬Sb-Pb電解液：熔融鹵化鋰（LiF-LiCl-LiI）電池工作原理（如圖）：

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，轉回鋰金屬回到第一層。Li-Sb-Pb新型液態(tài)金屬電池優(yōu)勢充放電電流密度可高達1000mA/cm2高電流密度高能量效率將電池進行日常充放電，10年后電池仍能把保持初始容量的85%高循環(huán)壽命相比傳統(tǒng)“固態(tài)”電池，由于電池沒有沒有隔膜，因此使得生產(chǎn)工藝變得簡單，成本也相應的降低工藝簡單、成本低在工作溫度為450℃下，電池以電流密度275mA/cm2進行充放電，仍能保持98%的庫倫效率和73%的能量轉換效率相對于傳統(tǒng)電池的優(yōu)勢Li||Sb-Pb液態(tài)電池液態(tài)金屬電池的前景TextTextText

鋰電池等內有有固相與液相介面的電池，使用久了之后，往往會出現(xiàn)枝狀結晶，使用壽命短，或有引起短路起火的可能性，液態(tài)金屬池內部結構完全為液態(tài)，因此排除這個問題，此外，由于內部原本就在近500度高溫下作，充放電時溫度增加對效能影響很小，這些特性都有利電網(wǎng)儲能應用。最近，液態(tài)金屬電池初創(chuàng)公司Ambri剛剛獲得C輪融資3500萬美金，其投資方背景顯赫，KhoslaVentures、BillGates乃至家庭企業(yè)HyattHotel的KarenPritzker都在其列；至此融資總額5000萬美金。他們已經(jīng)敲定了一些投產(chǎn)合伙伴，同時正在嘗試拿下一些大公司及集團客戶液態(tài)金屬電池的前景液態(tài)金屬電池的弊端由于液態(tài)金屬電池在工作溫度達數(shù)百攝氏度，從而會對電池內部結構造成嚴重的腐蝕，此外，由于電池內部只靠比重不同區(qū)分內部三層液體，一但受到晃動，上下層混合，就會發(fā)