新型液态金属电池详解.ppt

新型液态金属电池 讲解者:蒲玉杰 能源结构的趋势及转型 储能技术的新突破——新型液态金属电池！ 液态金属电池的探索 Li-Sb-Pb新型液态金属电池 Li-Sb-Pb新型液态金属电池 Li||Sb-Pb液态电池 谢谢观赏！ * 随着传统化石能源 的消耗殆尽，能源业将 进入以太阳能与能源储 存为主流的时代，但目 前的储能技术大多成本 高昂，而太阳能与风能 常有供电稳定性的疑虑， 有搭配电网储能的需求， 但以目前储能技术搭配 后，往往不符合成本效 益。 液态金属电池的概念其实很简单，如下图a，容器内有 3 种不同的液体，且因其性质密度不相同，3 层液体会分别待在各自所属那层，就像油与醋一般不会上下扰动。从中得到启示，我们可以设计出这样一种电池： 电池的正负极为密度不同的液态导电物质，被电池电解液所隔离，3种液态物质由于密度差异和不混溶性而被分成3层，这就是液态金属电池的原型！ 负极材料: 熔融金属Mg 正极材料: 熔融金属Sb 电解液: 熔融 MgCl2?KCl ?NaCl 电池性能： 电流密度范围50到200mA/cm2 充放电能量效率为69% 缺点 Mg、Sb的熔点都比较高，使得电池的工作 温度接近700℃. Mg||Sb电池 负极材料: 熔融金属Li 正极材料: 熔融金属Sb 电解液： 熔融 LiF-LiCl-LiI 电池性能： 电压高；每单节电池电压为0.92V 自放电电流小 能量效率高（相对于Na||Sb电池） 缺点： 电池工作温度高，500℃左右 Li||Sb电池 造成的影响：随着金属Sb的合金化，会降低电池的电压 改进方案：将正极金属Sb和低熔点金属进行合金化来降低熔点，从而降低电 池的工作温度。 电池内部结构： 负极： 熔融金属Li 正极: 熔融金属Sb-Pb 电解液：熔融卤化锂（LiF-LiCl-LiI） 电池工作原理（如图）： 当电池放电时，上层的锂金属会失 去电子，成为锂离子，移到中层的盐 层，而盐层中的锂离子，则会吸收电 子，渐渐跑到铅锑混合物所在的最下 层 若开始充电，最底层的锂金属会往 上溶回盐层，而盐层的锂离子则会吸 收电子，转回锂金属回到第一层。 优势 充放电电流密度 可高达1000mA/cm2 高电流密度 高能量效率 将电池进行日常充放电， 10年后电池仍能把保持 初始容量的85% 高循环寿命 相比传统“固态”电池，由于 电池没有没有隔膜，因此使 得生产工艺变得简单，成本 也相应的降低 工艺简单、成本低 在工作温度为450℃下，电池 以电流密度275mA/cm2进行 充放电，仍能保持98%的库伦 效率和73%的能量转换效率 相对于传统电池的优势 液态金属电池的前景 Text Text Text 锂电池等內有有固相与液相介面的电池，使用久了之后，往往会出现枝状结晶，使用寿命短，或有引起短路起火的可能性，液态金属池內部结构完全为液态，因此排除这个问题，此外，由于內部原本就在 近500 度高溫下作，充放电時溫度增加對效能影响很小，這些特性都有利电网储能应用。 最近，液态金属电池初创公司Ambri 刚刚获得C轮融资3500万美金，其投资方背景显赫， Khosla Ventures、Bill Gates 乃至家庭企业Hyatt Hotel的Karen Pritzker都在其列；至此融资总额5000万美金。他们已经敲定了一些投产合伙伴，同时正在尝试拿下一些大公司及集团客户 液态金属电池的前景 液态金属电池的弊端 由于液态金属电池在工作温度达数百摄氏度，从而会对电池内部结构造成严重的腐蚀，此外，由于电池內部只靠比重不同区分內部三层液体，一但受到晃动，上下层混合，就會发生严重短路，因此目前不可用作储能设备，比如电动汽车、手机，笔记本电脑等移动设备，虽然作为电网能源儲存的固定设施則可避免晃动问题，但是在有地震的区域就不适合使用。 *