MIT材料科學與工程系教授Donald Sadoway公開了他們正在研發的一款液態金屬電池,在室溫之下,這款產品壽命為4年,它可以做到超過4,000次的充放電——相當于每天充放電一次可以使用10年,并且依然能保有原始容量的99%,電池損耗率非常低。預計到2019年年底,第一批產品將交付給客戶。

現有的儲能技術一直由于所用材料本身的局限性一直止步不前,這就需要另覓出路找到新的儲能系統,而它最需要解決的無非是最基本的連個問題:延長壽命、降低成本。

近日,MIT材料科學與工程系教授Donald Sadoway在《麻省理工科技評論》和Deeptech深科技舉辦的EmTech China峰會上公開了他們正在研發的一款液態金屬電池。據其介紹,在室溫之下,這款產品壽命為4年,它可以做到超過4,000次的充放電——相當于每天充放電一次可以使用10年,并且依然能保有原始容量的99%,電池損耗率非常低。

Sadoway表示,預計到2019年年底,第一批產品將交付給客戶。

壽命長還比鋰電池便宜 MIT教授要推一款“永生牌”液態金屬電池

以下為Donald Sadoway演講內容實錄:

我想和大家談的是儲能方面的創新,以及儲能與其它一些領域的創新有何不同。和業界的做法不同的是,我們做事情多了些學院派的色彩,也就是說,我們現在所做的事情,可能是以前人們從來沒有做過的。

那既然我們想要變革現有的整個行業,必然會耗費巨大的成本,所以我們需要在研究的階段就開始考慮控制成本的問題。

對于現代社會來講,電力往往和現代化緊密掛鉤,所以電力網絡就顯得格外重要,我甚至可以說電力網絡就是世界上最大的供應鏈,而且要求零庫存。

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(如上圖所示,地區上大部分地區都被黑夜籠罩,顯然那里急需電力供應)

但要解決這個問題,就勢必要涉及到儲能的廣泛應用。比如對于太陽能、風能這些可再生能源來說,它們普遍都具有間歇性供應的問題,所以如果要更好地發揮它們的效能,就必須要有一整套的儲能解決方案。

那現有的儲能技術發展的如何呢?

現狀恐怕并不樂觀。首先是大規模的儲能設施并不像我們手機電腦上的電池一樣簡單,它必須滿足安全穩定運行二三十年,否則就是一場災難。

另外,還必須保證其能夠在運行上做到操作足夠靈活,這也是其穩定運行的前提。還有很重要的一點就是要嚴格控制生產成本。

在這里插一句,電池是由一位名叫Alessandro Volta的意大利教授發明的,在意大利10,000里拉的紙幣上印有他的頭像。而且Alessandro Volta教授還有特別值得提的一點,那就是他證明了一位教授可以將自己的研究轉化為有益的社會實踐。

這也極大地啟發了我所從事的電池研究。首先,我意識到,我需要我的團隊一起齊心協力,另外還有一點,要從設計伊始就要綜合考慮到給制造商提供一定的生產便捷性。

但我們也在研發過程中受到了質疑,因為對于兆瓦級別的大型發電廠來講,小小的一枚電池似乎怎么看都不太能滿足他們的儲能需求,就更不要提改變世界了。的確也有電池行業內的人說我們是瘋了,但我想說的是,不要只著眼于固有的行業和已有的發明,一定要有創新。

所以我就把目光投向了電解鋁行業,他們通常都配有很大的設備,一天24小時不間斷工作,而規模效應會帶來成本的降低,他們獲取1千克鋁的成本不足1美元。受此啟發,我們將電解鋁的步驟逆向操作,發明了液態金屬電池,就可以實現大規模且廉價的電力存儲。這就是我們以不同的視角去看待問題所帶來的好處。

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(液態金屬電池結構,最底層是液態銻,中層是熔鹽電解質,上層是液態鎂,熔鹽處在兩層液態金屬的中間)

我的團隊成員,其中沒有任何一個是電池方面的專家,之前甚至都沒有接觸過電化學相關的研究,但他們都是聰明、沒有偏見且無所畏懼的青年才俊,可以做出杰出的成果。

當然,進展也并不是一帆風順的,一開始的時候,實驗總是失敗,但經過幾年的研究之后,我們創造了奇跡,我相信二三十年之后,我們一定能夠做出更多的成績。

最后,談一下我們的電池的效能,我們檢測了1000多種電池,它們的成本都是非常低的。我們也取得了很多的科學成就,我們于一周前發表于《Nature Energy》的一篇文章,里面記錄了我們的一些進展。

可以說,我們的電池是非常特別的,它有很長的循環壽命,而且它的容量十分穩定。從下面這張圖表可以看出,隨著使用時間的延長,整個電池的損耗率也是非常低的,即便每一天都進行充放電操作,持續使用10年之后依然可以確保它能夠保持初始容量的99%。

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在取得了技術上的突破之后,我和我的學生們一起成立了一家公司AMBRI來專門生產液態金屬電池。我們獲得了來自比爾·蓋茨的A輪投資,預計產品將會在兩年后面世。

[責任編輯:張倩]

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