圖1 液態(tài)金屬電池示意圖(a)放電(b)充電

基于該設(shè)計(jì)原理，團(tuán)隊(duì)先后開發(fā)了環(huán)境友好的鋰-銻-錫體系，電成本低廉的鋰-銻體系，高電壓、高比能的鋰-碲-錫體系以及資源豐富可持續(xù)的鈉基液態(tài)金屬電池等新體系；攻克了大容量液態(tài)金屬電池構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了500Ah級(jí)大容量液態(tài)金屬電池單體；解決了大容量電池界面的穩(wěn)定性難題，實(shí)現(xiàn)大容量電池的長(zhǎng)效服役；突破了電池成組與高效管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)金屬電池堆的示范驗(yàn)證。

圖2液態(tài)金屬電池單體照片

【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】

本成果液態(tài)金屬電池儲(chǔ)能技術(shù)在面向大規(guī)模的電網(wǎng)儲(chǔ)能，中長(zhǎng)時(shí)間尺度（若干小時(shí)及以上）的出力平滑、可再生能源入網(wǎng)、調(diào)峰及分布式系統(tǒng)能量管理等應(yīng)用場(chǎng)景中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具體現(xiàn)在：

（1）全液態(tài)結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)固態(tài)電極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性導(dǎo)致的壽命限制問(wèn)題，電池服役壽命長(zhǎng)（循環(huán)壽命20年/15000次以上）。

（2）電池采用不可燃的熔融無(wú)機(jī)鹽作為電解質(zhì)，安全性高；液-液界面反應(yīng)速率快、自修復(fù)能力強(qiáng)，電池可靠性高。

（3）全液態(tài)電極/電解質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)自裝配，電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易放大生產(chǎn)；電池材料來(lái)源廣泛，無(wú)需成本較高的電池隔膜，生產(chǎn)和材料成本較低，可以滿足大規(guī)模儲(chǔ)能的低成本要求（預(yù)期度電使用成本低于0.2元/kWh）。

【市場(chǎng)前景】

本成果液態(tài)金屬電池儲(chǔ)能技術(shù)可應(yīng)用于規(guī)模電力儲(chǔ)能領(lǐng)域。《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》預(yù)測(cè)，20221-2025年電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模將以57.4%的復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2025年累積投運(yùn)規(guī)模有望達(dá)到35.53GW（保守場(chǎng)景），最高可達(dá)55.9GW（理想場(chǎng)景）。按液態(tài)金屬電池占據(jù)10%儲(chǔ)能市場(chǎng)計(jì)，其年產(chǎn)值將超過(guò)70億元人民幣。

【知識(shí)產(chǎn)權(quán)】