Жидкометаллическая батарея сможет работать 20 лет без потери производительности (фото)

Жидкометаллическую батарею разработали сотрудники компании Ambri, основанной при Массачусетском технологическом институте (MIT). Об этом сообщается в официальном пресс-релизе.

Согласно заявлению Ambri, аккумулятор планируют ввести в эксплуатацию в 2024 году. Его установят на объекте энергетической инфраструктуры города Аврора (Колорадо, США) SolarTAC, мощность системы составляет 300 кВт*ч.

Как пишет издание Interesting Engineering, cегодня многие страны стремятся перейти на "зеленую" энергию, используя солнечные батареи, ветряки и пр. В итоге, возникает необходимость накопленную энергию сохранять. С этой целью и разрабатываются системы долгосрочного хранения, способные, кроме прочего, поддерживать работу "зеленой" энергосистемы в периоды перебоев (пасмурная погода, отсутствие ветра длительное время и т.п.). Активно применяются системы, имеющие в основе литий-ионные аккумуляторы. Однако экономически они невыгодны, так как хранение каждого кВт*ч обходится в $405, говорится в материале. В идеале, ученые хотели бы снизить траты, связанные с хранением энергии, до $20 за кВт*ч. По крайней мере, такую планку ставят перед собой эксперты из MIT, о чем они писали в научной статье. И, похоже, что сегодня им удалось достичь хороших результатов.

Почему использование литий-ионных батарей невыгодно

Те батареи, которыми мы активно пользуемся сегодня, состоят из твердых электродов и жидкого электролита. Эти составляющие находятся в отдельных ячейках из мембран и сепараторов. В процессе зарядки и разрядки ионы мигрируют в электроды и обратно, что приводит к расширению и сжатию компонентов внутри аккумулятора. Чем чаще разряжается/заряжается батарея, тем хуже становится качество всех ее материалов, что приводит к снижению емкости. Именно по этой причине литий-ионные аккумуляторы имеют ограниченный срок службы. А это, в свою очередь, означает, что вышедшие из строя аккумуляторы нужно постоянно менять на новые.

Задача ученых — повысить срок службы батареи, чтобы при этом не терялись такое важные ее свойства, как емкость. И, похоже, решение проблемы найдено.

Как работает жидкометаллический аккумулятор

Жидкометаллическая батарея состоит из трех отдельных слоев жидкости, которые "накладываются" друг на друга, так как они отличаются по плотности. Самой плотной жидкостью является расплавленная сурьма, которая служит катодом, а самой легкой — кальций, выполняющий роль анода. Между ними находится раствор соли хлорида кальция, действующий в качестве электролита.

В фазе разряда анод высвобождает ионы кальция, которые мигрируют к катоду, что приводит к образованию сплава кальция и сурьмы. На протяжении этого процесса разрядки отрицательный вывод полностью используется, но потом регенерируется во время очередного цикла зарядки. Преимущество состоит в отсутствии "эффекта памяти" внутри батареи, как утверждают разработчики. По их словам, такой аккумулятор может эффективно работать в течение 20 лет, как новенький, т.е. без снижения производительности.

Компания Ambri, созданная в 2010 году, недавно получила сертификат UL 1973, что позволит использовать ее разработку как в стационарных, так и в вспомогательных силовых установках.

Ученые спрогнозировали, что стоимость хранения энергии батареей Ambri составит $200 за кВтч, что в два раза дешевле, по сравнению с литий-ионными накопителями. Однако этот показатель все еще не устраивает исследователей, ведь они ставят перед собой цель снизить его еще в 10 раз.

В будущем жидкометаллические батареи Ambri установят в центрах обработки данных Microsoft, полагают журналисты, напоминая, что в прошлом году Microsoft протестировала продукт и осталась довольна.

Ранее мы сообщали о том, какие альтернативы существующим батареям ученые разрабатывают сегодня.