Солнечная энергия и энергия ветра являются большими, но что происходит, когда закаты и ветер утихают? В течение многих лет ученые пытались создать дешевые батареи, которые в состоянии сохранить крупные суммы этой экологически чистой энергии, которая может питаться в энергосистемы, когда требование высоко.
Один ранний соперник должен был действовать при высоких температурах, заставляющих кизяк батареи разъедать. Теперь, исследователи придумали новый дизайн, бегущий при более низких температурах, потенциально давая новое поколение батарей толчок, они должны добраться до рынка.
Стандартные твердотельные батареи, такие как литий-ионные клетки, в состоянии аккумулировать много энергии. Но их электроды, собирающие и выпускающие электричество, сложны для производства, и таким образом дорогой.
Одна альтернатива для понижения стоимости должна была создать электроды из жидких металлов. Они отделены от друг друга жидким электролитом, помогающим переправить наполненные ионы через батарею, поскольку она наполняет и освобождается от обязательств.
Металлы и электролиты в таких батареях отобраны для имения различных удельных весов так они естественно разделение в три слоя, остающиеся отделенными.Ранняя версия, созданная Дональдом Сэдоуеем, материаловедом из Массачусетского технологического института в Кембридже, и коллегами, состояла из лучшего электрода, сделанного из жидкого магния, подового электрода в электропечи сурьмы и промежуточного электролита расплава солей. Проблема состояла в том, что, сохраняя все эти материалы жидкость потребовала нагревания батареи к почти 700°C, который заставил другие компоненты батареи разъедать.Группа Сэдоуея исследовала замену магния с литием, сжижающим в просто 180°C.
Но это решает только половину проблемы, потому что сурьма должна быть нагрета к, по крайней мере, 630°C для сжижения. Бригада полагала, что добавление других металлов к сурьме создало сплавы, которые будут сжижать при более низких температурах. Но более ранняя работа предположила, что такие сплавы, вероятно, генерируют меньше электрического напряжения, резко уменьшающего сумму энергии, которую может аккумулировать батарея.
Тем не менее, Сэдоуей и его коллеги вырвались вперед, проверив различные основанные на сурьме сплавы. И в газете издал онлайн сегодня по своей природе, они сообщают, что, когда они добавили, различные суммы приводят к своей сурьме, они получили приятный сюрприз. Когда лидерство составляет целых 75% сплава сурьмы, комбинация сжижает во всего 327?
C и сохраняет высокое напряжение, произведенное одной только сурьмой. “Вы получаете подобное сурьме поведение далеко ниже его точки плавления”, говорит Сэдоуей.Дальнейшее исследование показало, что это происходит, потому что, поскольку батарея освобождена от обязательств, литиевые атомы в лучшем электроде бросают электроны и мигрируют через электролит, где они связывают исключительно с атомами сурьмы, договоренность, помогающая батарее поддержать свое высокое напряжение. Дополнительное преимущество, Сэдоуей отмечает, то, что лидерство является также намного более дешевым, чем сурьма, так добавляя, что большие суммы лидерства, вероятно, уменьшат общую стоимость батареи.
“Это похоже на важный шаг в правильном направлении”, говорит Джордж Крэбтри, направляющий Совместный Центр Исследования Аккумулирования энергии в Аргонне Национальная Лаборатория в Лемонте, Иллинойс. Он отмечает, что технология все еще имеет способы пойти для сокращения потерь эффективности, поступающих из работы батареей при высоких температурах. Но если эти потери могут быть уменьшены, он говорит, батареи имеют хороший выстрел в то, чтобы добираться до рынка.
Одно главное преимущество, которое они имеют, Крэбтри отмечает, – то, что, потому что электроды являются жидкостями и не твердыми частицами, они не подвержены разрушению во время повторных циклов зарядки и освобождения, условие, заставляющее вместимость стандартных батарей исчезать в течение долгого времени. Это позволило бы жидким металлическим батареям много лет работать без того, чтобы быть замененным, таким образом уменьшив долгосрочную стоимость использования их, чтобы помочь стабилизировать энергосистемы во всем мире.