新配方提高了液体电池技术

室温下液态金属电池的物理模型，在玻璃容器中。底层是正电极。在真正的电池中，这是锑和铅的合金，在此代表汞。中间层是电解质 - 实际上，混合熔盐;在这里，盐在水中的溶液。顶层是负电极的集电器，铁镍合金的金属网。图像：菲利斯·弗兰克尔（Felice Frankel）

麻省理工学院工程师开发了一种改进的液体电池系统，可以实现可再生能源来与传统发电厂竞争。广泛的测试表明，即使经过10年的日常充电和卸料，系统也应保留其初始效率的约85％。

Donald Sadoway和同事已经开始了一家公司生产电网级液体电池，其熔融材料层由于其不同的密度而自动分离。但新的公式 - 发表于自然的，前博士，前博士康利王某和七江，其他七种 - 替代由团队先前开发的电池中使用的熔融层的不同金属。

Sadoway，John F. Elliott材料化学教授，说新配方允许电池在超过200摄氏度的温度下工作超过先前的配方。除了较低的工作温度外，这应该简化电池的设计并延长其工作寿命，他说的新配方将更昂贵。

电池使用两层熔融金属，由一层熔融盐分开，用作电池的电解质（当电池充电或放电时，带电粒子通过的层通过）。因为三种材料中的每一个具有不同的密度，因此它们自然地分成层，就像漂浮在水面上的油。

原始系统，使用镁的电池电极和锑的另一个，所需的工作温度为700℃。但是用新的配方，用锂制成的一个电极，另一个电极由铅和锑的混合物制成，电池可以在450至500℃的温度下运行。

广泛的测试表明，即使经过10年的日常充电和放电，系统也应保留其初始效率的约85％ - 使这种技术成为电力公用事业有吸引力的投资的关键因素。

目前，禁用电力稳定的电力储存系统的唯一应用系统是泵送的，当有多余的电源时，水将水泵上坡到储存储存器，然后在需要时向下流退回以产生功率。这种系统可用于匹配来自不规则来源的电力的间歇生产，例如风和太阳能，具有需求的变化。由于泵和涡轮机中的摩擦不可避免的损失，这种系统返回了大约70％的功率（称为“往返效率”）。

Sadoway说，他的团队的新型液体电池系统已经可以提供相同的70％的效率，并且进一步的改进可能能够更好地做得更好。与泵送的水电系统不同 - 仅在具有足够水和可用山坡的地方可行 - 液体电池几乎可以随时随地建造，几乎任何尺寸。“我们不需要山的事实，我们不需要大量的水，可能会给我们一个决定性的优势，”萨达韦说。

研究人员的最大惊喜是锑铅电极如此良好。他们发现，虽然锑可以产生高的工作电压，并且引线给出了低熔点，两者混合两者的混合物，两个优点，电压单独高，两个成分之间的熔点之间的熔点 - 相反对降低熔点的期望将以减少电压的代价为代价。

“我们希望[两种金属的特征]将是非线性的，”Sadoway说 - 也就是说，操作电压不会在两个辛金属的中途结束。“他们被证明是[非线性]，但超越了我们的想象力。电压没有下降。这对我们来说是一个令人震惊的。“

Sadoway说，这不仅为集团的电池系统提供了显着改善的材料，还为全新的研究途径开辟了全新的研究。展望未来，该团队将继续搜索可能提供较低温度，低成本和更高性能系统的金属的其他组合。“现在我们理解液体金属债券以我们之前不理解的方式，”他说。

凭借这个偶然的发现，尸体言说，“大自然在肩膀上轻拍我们并说，”你知道，有更好的方法！'“他说，探索液体金属和液体金属和潜在用途的商业兴趣很少，他说，“我认为这一领域的主要发现仍然是仍然存在的空间。 “

罗伯特Metcalfe，德克萨斯大学奥斯汀的创新教授，他不参与这项工作，“互联网使用多种数字存储来介绍了我们便宜和清洁的连接。同样，我们将用多种储存来解决便宜和清洁能源。储能将吸收能量供需随机性增加，剃须峰值，增加可用性，提高效率，降低成本。“

Metcalfe补充说，尸体ay使用液体金属的储存方法“非常有前途”。

该研究得到了美国能源先进研究项目局 - 能源和法国能源公司总额的支持。

出版物：Kangli Wang等，“网格级储能锂 - 锑铅液金属电池，”自然（2014）; DOI：10.1038 / Nature13700

图像：菲利斯·弗兰克尔（Felice Frankel）