作者:Donald R. Sadoway 来源:《自然》 发布时间:2014/10/14 10:57:22
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科学家开发储存绿色能源新电池

 

液态金属电池实物模型 图片来源:FELICE FRANKEL

太阳能和风能是非常重要的,但当太阳落山或无风时,如何保证能量来源?一直以来,科学家一直试图发明能够储存大量绿色能源的廉价电池,可以在用电需求高峰时将能量输入电网。早期的一大挑战是电池必须在高温状态下工作,因而很容易被腐蚀。现在,研究人员设计出一种可在较低温度下工作的新型电池。

传统固态电池,例如锂离子电池能储存大量能量。但其电极(收集和释放电的区域)需要经历复杂的生产过程,且造价昂贵。一个降低成本的替代方案是利用液态金属制造电极。这种电池的金属和电解质具有不同密度,因而能自然地分成彼此独立的3层。

这种电池的早期版本由美国麻省理工学院材料科学家Donald Sadoway设计,上电极由液态镁制成,下电极由锑制成,在二者中间是熔盐电解质。问题在于,保持这些液体材料正常运行需要将电池加热到近700℃,进而导致其他电池组件被腐蚀。

Sadoway的团队用锂替代了镁,锂在180℃状态下就可被液化。但这只解决了问题的一半,因为锑必须加热到630℃才能被液化。该团队考虑向锑中加入别的金属制成合金,使其能在较低温度下液化。但早期研究显示,这种合金产生的电压较低,大幅降低了电池可存储的电量。

Sadoway和同事继续测试了不同以锑为合金的合金,在近日发表于《自然》杂志的研究中,他们报告称,当向锑中加入不同量的铅时,他们有了意外的发现。铅含量约占整个锑合金的75%,该合金可在327 ℃液化并维持高电压。Sadoway说:“合金保留了所有锑的优良属性,但远低于锑的熔点。”

伊利诺伊州阿贡国家实验室能源存储研究中心负责人George Crabtree说:“该研究向正确的方向迈出了重要一步。”他指出,在减少效率损失方面,该技术还有很长的路要走。如果这些能量损失可以降低,该电池将有很大希望进入市场。该电池一大优势在于,其电极是液体而非固体,因而不容易在重复充电和放电时损坏(来源:中国科学报 段歆涔)

 
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