kalcium ger flytande batterier en överraskande boost

Flytande batterier, utvecklade av MIT-professorn Donald Sadoway, är en spännande ny batteriteknik som gör att batterier kan lagra stora mängder energi i upp till 12 timmar och urladda den långsamt över tid, vilket gör det till ett attraktivt lagringsalternativ för förnybara energisystem. Nu har Sadoway och hans team utvecklat en ny flytande batterimatris som lovar att göra batteriet ännu mer effektivt och prisvärt för användare. Flytande kraftceller, utvecklade av Sadoway och kommersialiserade av Ambri, är unika eftersom alla komponenter är i flytande tillstånd under drift. Batterierna använde ursprungligen magnesium som negativ elektrod och antimon som positiv elektrod tillsammans med en billig smält saltelektrolyt. Den nya batteritekniken använder kalcium, vilket naturligtvis är en ganska riklig och prisvärd kemikalie, för både elektroderna och det smälta saltet inuti batteriet. Kalcium var en komplex kemikalie att arbeta med eftersom det löses upp snabbt i salt, vilket gjorde det utmanande att använda i ett flytande batteri, vilket kräver tre separata flytande lager som förblir distinkta samtidigt som de fungerar tillsammans som ett batteri. Kalcium har också en hög smältpunkt som teoretiskt krävde att batteriet skulle arbeta vid 900 grader Celsius. "Det var den svåraste kemin", sa Sadonway, som är John F. Elliott-professor i materialkemi vid MIT. Relaterat: Denna bärbara batteribank på 9 000 mAh kan laddas upp själv på bara 18 minuter. För att lösa uppvärmningsproblemet blandade teamet magnesium med kalcium när de skapade de flytande elektroderna. Magnesium har en mycket lägre smältpunkt, vilket gör att batteriet kan arbeta vid betydligt lägre temperaturer. Teamet utvecklade också en ny formulering för batteriets inre elektrolytlager, vilket utgör matrisen för överföring av joner mellan elektroderna. Den nya saltbaserade formuleringen använder litiumklorid och kalciumklorid, och detta möjliggör jonbyte med en betydligt högre hastighet än den tidigare utvecklade tekniken för flytande batterier. Den nya litiumelektrolyten har en andra, oväntad sidofördel – förutom att sänka driftstemperaturen och öka batteriets effekt, hjälper den också till att bibehålla kraftcellens treskiktskaraktär genom att förhindra att kalcium-magnesiumelektroderna löses upp i saltet. Och kanske den största fördelen med detta nya flytande batteri är från teknikens utbudssida. Både kalcium och magnesium utvinns tillsammans och är dyra att separera. Eftersom dessa nya batterier använder kalcium och magnesium tillsammans är det mycket billigare att producera batterierna. Sadoway och hans team noterar att denna nya formulering är en utgångspunkt för ett nytt område inom batteriteknik. Teamet hoppas att detta arbete kommer att inspirera andra forskare att utforska andra kemiska kombinationer som är effektiva på att leda elektricitet och är ännu billigare att producera. ”Lärdomen här är att utforska olika kemiska sammansättningar och vara redo för förändrade marknadsförhållanden”, säger Sadoway.Se även: Raimond de Hullus vision för Oas1s gröna byggnader