基本介紹
液體電池定義,原理,套用及前景,半液體電池,新型液體電池,
液體電池定義
液體電池原理
任何電池，固體、液體或固液組合電池都只能貯存化學能。為了貯存化學能，任何電池得有三部分組成――陽極電極、陰極電極和陰陽電極之間的膜構成。大多數電池，包括筆記本電腦和電視機遙控器上使用的電池，都使用固體材料如鋅或鈷鋰充當陰極，石墨充當陽極，液體鹽溶液充當電解質膜。而此液體電池則不同，其陰陽和膜都是液體的，且都是熾熱的熔化的像稀泥似的液體。
套用及前景
在近幾年裡，薩多威嘗試了多種不同液體金屬的配方，最先嘗試的配方是熔化的銻和鎂充當電極，中間有一層硫化鈉充當膜。由於每一種金屬有不同的密度，因此這三種金屬不會彼此混合，且它們自然地分成三層。如果有意外事件干擾了這些金屬層，它們也將會因各自重量的不同而再次自動分成三層。不管它們是由什麼材料構成的，這些電池都放在不鏽鋼里密封著，大小和汽水飲料罐差不多。像此電池的內部材料一樣，此電池的大小也沒的最後確定下來。
薩多威說：“此電池應該很容易按比例擴大，如果我們想製造一個33加侖垃圾桶那么大的電池，我們就能做到。如果我們想製造足球場那么大的電池，我們也能做到。”而且，按比例縮放此電池大小很便宜，且能保持液體金屬處於液體狀態。此電池必須得加熱到500攝氏度才行，這是標準家用烤箱的最高溫度。
像家用烤箱一樣，液體金屬電池也需要同樣的安全規程，或許有一天這種液體電池將成為住宅、醫院和其它永久性建築的一部分。科學家表示，此電池是貯存風能或太陽能的理想設備。而且此全部的液體金屬電池最有可能取代其它的熔化金屬電池（有固體膜介於陰陽極之間），如硫化鈉電池，目前用作醫院的備用電力，或者用作電力調度者，當夜晚用電不緊張時，此電池從電網用電，而當白天處於用電高峰時，此電池就將能量回輸入電網。
半液體電池
麻省理工學院技術研究院對外公布了一項新技術 -- 半固態液體電池芯。研究人員表示，這項技術在未來新能源汽車發展上，將起到推動作用。 半固態液體電池芯更換非常容易，只需為抽離電池內部耗光電能的“舊”電解液，再注入新電解液即可，短短几分鐘就可讓耗光電能的電池重新充滿能量，不需要大的更換站，車主可根據需要自行更換。
麻省理工學院研究人員表示，半固態電解液的可使用電極材料種類多、成本低、體積小，電能高，對於當今價格昂貴的鋰電池的開發和使用是一個很好的緩解。
新型液體電池
液流電池電網存儲系統，大致上尺寸相當於一所房子，成本超過同樣的鋰離子電池。研究人員的目標，是使液流電池體積更小，更便宜，同時增加給定的體積能量存儲，或能量密度。
液流電池已經實地套用於美國、日本和澳大利亞。大量的系統，高達25兆瓦都處在演示階段，根據《美國恢復和再投資法案》(arra：american recovery and reinvestment act)，管理者是能源部能源存儲系統研究項目。鋅溴和釩氧化還原系統(zincbromine and vanadium redox systems)是最大的競爭者。但所用的材料具有中等毒性，釩具有很大的價格波動。此外，水溶液限制了可以溶解的物質數量，以及可以儲存多少能量，而且，室外溫度會降低性能。
桑迪亞國家實驗室開創性地研究液流電池，可避免這些問題，因為不使用水。安德森組建了一個多學科小組，專家來自一些實驗室，包括電化學大衛·英格索蘭(david ingersoll)，有機化學家查德·斯泰格(chad staige)，化學技師哈里·普拉特(harry pratt)和喬納森·倫納德(jonathan leonard)。他們所設計的，是一種新型電化學可逆的、金屬基離子液體，或叫邁提爾溶液(metils)，採用的都是廉價無毒的材料，在美國很容易買到，如鐵，銅，錳。
不是把鹽溶解到溶劑中，我們的鹽就是一種溶劑。“我們可得到非常高濃度的活性金屬，因為我們不受飽和的限制。它實際上就在公式中。因此，我們可以經濟有效地增加三倍的能量密度，這可大大降低電池所需的尺寸，只是因為材料的性質。”
電化學效率，或反向充電性能，在邁提爾溶液中要高得多，遠遠超過迄今公布的其他任何東西。研究小組已經製備了近200種組合的陽離子、陰離子和配體以及這類物質，其中有五種超過二茂鐵(ferrocene)的電化學效率，這效率長期以來一直被認為是黃金標準。
一個共同問題是，混合帶正電荷和帶負電荷的成分，這些成分就會開始聚集在一起，最終使溶液變為粘性，堵塞電池膜和電極表面。研究小組解決了這一挑戰，他們開發出不對稱的陽離子，或者帶正電的離子，這種離子就像一個足球。在這個比喻中，黑色的五邊形代表帶負電荷的區域，白色的六邊形代表正電荷的區域。這種排列降低了熔點，因為可防止離子液體成分鍵合，形成固體，同時，部分電荷仍使電子可以自由流動，穿過電池，產生電流。
研究小組資金來自美國能源部電力傳輸和能源可靠性辦公室(officeof electricity delivery and energy reliability)。伊姆雷·古柯(imre gyuk)是這一辦公室的能源儲存系統項目經理，一直支持桑迪亞國家實驗室的這項工作，而且提供了必要的資金。
“邁提爾溶液方法代表了一種巧妙的現成的溶液，是一種陰極/電解質聚合體。古柯說，“因為是採用現成的，價格低廉的前體，因此，它很可能帶來創新的、成本划算的存儲系統，會極大地影響整個美國電網。”
這一研究結果適用於新的液流電池正極材料。桑迪亞國家實驗室的小組下一步是找到類似材料，用於液流電池陽極，研究人員對他們的進步感到鼓舞。
