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我们一直在说可再生能源是未来,但扩大可再生能源的最大障碍不是能源生产,而是储能。要使可再生能源成为未来的主要能源,我们需要更便宜且储能更多的电池。最重要的是我们当前的电池技术在一些使用领域存在限制,许多领先专家已经将可以迅速充能、储能更多、持续供能的未来电池确定为锂离子电池的新竞争对手。
一家名为ambry的初创公司,他们正在研究的产品是液态金属电池,胚胎电池在长期储能市场上取得了独特的成功。这种新的电池技术究竟如何使可再生能源更有发展?请继续阅读本文。
在过去十年中,全球太阳能平均年增长率为42%,而风能行业在2020年赢得了创纪录的93吉瓦的容量,同比增长53%。但要真正减少温室气体对气候变化的影响,这些数字至少需要增加一倍。阻止这种增长的最大因素之一是当今的储能电池。
今天,锂离子电池是一种无处不在的能源,从手机到电脑再到电动汽车。它们重量轻,易于制造,高效,最重要的是可充电。锂离子电池作为未来的电池有很好的理由,事实证明锂离子电池对于电动汽车和消费电子产品是不可或缺的。但将技术应用于大规模的可再生能源被证明是困难的,因为锂离子电池已经被用于城市储能电网,特斯拉在澳大利亚南部安装了世界上最大的锂离子电池模组。
如果我们将全球数以亿计的汽车转化为电动汽车,那么对镍锰的需求将会增加,这就是低能量解决方案。如今的磷酸铁锂电池可以帮助缓解这一需求。
与传统电池不同的是,究竟什么是液态金属电池?从广义上讲,液态金属电池与传统电池有很多共同之处。它们都具有顶部和底部电极,电解质由低密度带负电的熔融金属组成,很容易在阳极上失去电子。
另一方面是一种更高密度的带正电的液态金属,它很乐意在两者之间接受这些喷射的电子,充当电解质的是一层熔盐,促进带电粒子的转移。但它不会与上方或下方的材料混合并沉淀。它们分别在三个独立的层。就像瓶子里的油和水或者就像一群朋友,每个人都有自己的特长,他们一起组成了一个完美的组合。
从最大的城市到最偏远的地区,从地球上最热的地方到冰冷的极地,ambry(安博瑞)承诺为岛屿国家和难以进入的地区高效、廉价和可靠地储存从风和太阳产生的能量。
液态金属电池系统使分散的能源生产变得可负担得起和储能更持久。电池储存系统把能量传输到微型电网能源系统,避免需要昂贵和破坏性的传输和分配基础设施。这种技术将从根本上改变能源网的工作方式,增加可再生资源的贡献,减少对传统发电厂的需求,客户将看到更低的电费和更可靠的服务。
Ambry的产品是可直接使用的直流电容器系统,配有电池架、气候控制、耐候外框和电池管理系统。然后通过工业标准的双路直流-交流逆变器单独连接到电网,该系统是隔离和自动加热的。因此,不需要外部加热冷却来保持电池的工作温度。多个装配好的系统可以并联,这使得大型项目可以无限地向上扩展。
每个液态金属电池包括一个坚固的不锈钢外壳,一个正极化的外壳和一个从盖子中心突出的负极,在运输过程中,电池被带到室温并被灭除活性。它们没有电池电压,不能有泄漏电流,这在安装和运输过程中提供了相当大的安全优势。
在交付到现场后,系统加热器使电池达到工作温度,从而激活它并允许它存储或传输电力,尽管我们假设系统在整个生命周期中保持持续的工作温度,但电池被设计为可以经历从室温到500摄氏度的数十次热循环而不影响电池的性能。
液态金属电池还能高度容忍过量充电,并且不会受到热分解、电解质分解或电解质放电的影响,每一种情况都会导致其他电池化学品发生重大安全事故。在加载和卸载过程中,ambry电池中的活性成分是可逆的合金和下放的,电解质与电极在热力学上是稳定的,避免了诸如形成薄膜等影响其他电池化学品性能的副作用。
液态金属电池技术避免了导致其他化学品容量损失的常见降解机制 公用事业单位和开发商正在寻找基于ambry的系统,为输配电应用以及需要可靠电力的客户提供可持续和响应的电力,如大型工业场所、酒店医院和数据中心。
随着可再生能源价格的下降,越来越多的电力是由经常性来源产生的,但是在没有风或太阳的日子里,风能和太阳能发电机不能产生太多的电力,这限制了它们的效率。
基于电网的储能系统起到了缓冲作用,简化了来自风能和太阳能园区的能源。使其可以在很大程度上被化石能源生产商所取代,如加州、亚利桑那州、新约克州、新泽西州和马萨诸塞州,以及法国和英国等国家已经制定了积极的二氧化碳减排目标。
液态金属电池提供低成本、无二氧化碳的能源。通过优化传输分配和生产设施的整合,安博瑞电池可以满足人们可负担得起,在未来几年内将增长六倍的大规模储能的需求。
全球电网需要大量的基础设施投资,产生和储存可再生能源是升级基础设施的一个更智能、更快速和更便宜的选择,储存将改变电力系统的设计方式,基于平均消费而不是峰值。
此外,基于ambry的系统没有冷却模块和机架灭火器或BMS,因为这个原因,基于ambry的长寿命电池系统只是锂离子电池系统价格的一部分。当比较一个20年的系统每天有8小时的运行时间时,即使与锂离子电池系统未来的低价格相比,这种储能系统的成本也会比基于ambry的电池高得多。
Ambry的储能系统将以高效和安全的系统满足全球电网的储能需求,随着锂离子电池充斥在线存储市场,到目前为止,有20多个锂离子储能设备引起了爆炸或火灾,出现了为长期应用提供更安全、更持久的电池的机会。
液态金属电池不具有爆炸性、易燃性或温度敏感性,没有充电过度、短路或温度造成这些电池的安全问题,这就是液态金属电池如此有吸引力的原因,其来源和生产都很便宜,而且它们持续时间可以达到几十年。