儲(chǔ)能技術(shù)的革新，液態(tài)金屬電池，未來它會(huì)取代鋰電池嗎?

　　目前人類文明發(fā)展所遭遇的很多問題，本質(zhì)上都源自于能源危機(jī)，而要解決能源危機(jī)，有很多種不同的途徑，其中一條路就是革新儲(chǔ)能技術(shù)。

　　從某種角度來說，人類所面臨的能源危機(jī)并不是因?yàn)槟茉瓷伲俏覀儧]有辦法把能源有效地儲(chǔ)存起來。我們都知道，太陽能可以發(fā)電、風(fēng)能可以發(fā)電、水能也可以發(fā)電，而這些都是取之不盡用之不竭的，并且獲取這些能源也不會(huì)給環(huán)境帶來任何危害。既然有這許多清潔且無盡的能源，人類為什么還會(huì)陷入能源危機(jī)呢?

　　因?yàn)檫@些能源都是不可控的，陰天還是晴天，我們控制不了，風(fēng)大還是風(fēng)小，我們控制不了，同樣的，我們也沒有辦法讓豐水期一直維持下去。

　　這就導(dǎo)致了一個(gè)問題，能源充沛的時(shí)候，我們用不了這么多的電，而我們需要用電的時(shí)候，可能自然條件又跟不上了。而要解決這一問題，就只有一個(gè)辦法，就是把多余的能量儲(chǔ)存起來。這似乎很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上一點(diǎn)也不簡(jiǎn)單。要儲(chǔ)存多余的能量就需要電池，而現(xiàn)有的電池一方面儲(chǔ)電量有限，另一方面成本較高，況且這些電池的電極還會(huì)耗損，使用一段時(shí)間就要重新更換。

　　由此可見，若是解決了儲(chǔ)能問題，人類所面臨的能源危機(jī)便會(huì)在很大程度上得到緩解。

　　現(xiàn)在，一種新的儲(chǔ)能技術(shù)的出現(xiàn)讓我們看到了曙光，那就是液態(tài)金屬電池。無論是什么樣的電池，它的基本原理都是相同的，在放電的時(shí)候，負(fù)極的化合物分解為陽離子和電子，電子通過外電路前往正極，同時(shí)為用電器供電，而陽離子則通過電池內(nèi)部的電解質(zhì)前往正極，最終電子與陽離子在正極重新匯合，并于正極的金屬物質(zhì)組合形成新的化合物。

　　在充電的時(shí)候，正極的金屬化合物分解，電子通過外電路回到負(fù)極，陽離子通過內(nèi)部電解質(zhì)回到負(fù)極，最終在負(fù)極相遇重新組合。

　　對(duì)于一般的電池，比如現(xiàn)在廣泛使用的鋰電池而言，它在制造的過程中需要把電極材料一層一層組合起來，而在充電和放電的過程中，鋰離子不斷在其中穿梭，時(shí)間長了就會(huì)造成電極的損耗。但液態(tài)金屬電池不同，它擁有一個(gè)陶瓷的外殼，而內(nèi)部只需要裝上銻合金、鈣合金以及熔鹽電解質(zhì)就可以了。

　　是的，液態(tài)金屬電池并不需要繁瑣的組合過程，只需要把一應(yīng)材料裝進(jìn)外殼里就行了。

　　液態(tài)金屬電池在工作的時(shí)候會(huì)被加熱到500℃，此時(shí)，電池內(nèi)部的一應(yīng)金屬物質(zhì)會(huì)全部熔化為液態(tài)，由于各種物質(zhì)密度的差異，它們會(huì)像雞尾酒那樣自行產(chǎn)生分層結(jié)構(gòu)，最上面和鈣合金，中間是熔鹽電解質(zhì)，最下面則是銻合金。在放電的時(shí)候，鈣合金會(huì)分解為鈣離子和電子，電子通過外電路前往正極，鈣離子通過中間的熔鹽電解質(zhì)前往下方的液態(tài)銻合金之中，在下方正極相遇之后，會(huì)形成新的銻鈣合金。

　　充電時(shí)，銻鈣合金分解，鈣離子和電子重新回到電池上方形成鈣合金。

　　液態(tài)金屬電池的優(yōu)勢(shì)非常明顯，無論是充電還是放電，它內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)都是單純的從合金到合金，所以不管充放電多少次，電極都不會(huì)損耗，也就是說液態(tài)金屬電池是一次投入永久使用，一下就解決了儲(chǔ)能的成本問題。但從技術(shù)層面來講，液態(tài)金屬電池似乎必將取代鋰電池，但現(xiàn)實(shí)情況要復(fù)雜得多。因?yàn)橐环N產(chǎn)品只有形成規(guī)模化生產(chǎn)，它的成本才能降下來，液態(tài)金屬電池作為一種新技術(shù)，在沒有形成規(guī)模化生產(chǎn)之前，成本是很高的。在以往，有很多在科技上具有優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品都是因?yàn)闆]能完成到規(guī)模化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化而最終銷聲匿跡的。所以一種新技術(shù)能否取代舊技術(shù)，除了本身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)之外，能夠被市場(chǎng)所接受也十分重要。

　　來源: 科學(xué)信仰