許多現(xiàn)有或規(guī)劃中的清潔、可再生能源，最大的缺點是它們的間歇性：風不會總是吹，太陽并不總是照射，它們雖然生產電力，但也許在需要的時候不能進行。能源研究的一個主要目標，一直就是要想方設法，協(xié)助平衡這些不穩(wěn)定的供應。
唐納德•撒多維（Donald Sadoway）教授和材料加工研究中心（Materials Processing Center）研究人員大衛(wèi)L•布拉德韋爾（David Bradwell）在觀察他們的一個小型測試電池，就在實驗室。電池本身是在高度絕緣的金屬圓柱體中心，可以把它加熱到700攝氏度。
來源：斯坦福大學
有些新成果，來自麻省理工學院（MIT）正在進行的研究項目，已經報道過，就在《美國化學學會雜志》（Journal of the American Chemical Society）上，介紹了一項有前途的技術，可以提供這一長期探索的方法，以平衡負載，具有低得多的成本和更長的使用壽命，勝過以前的方法。這一系統(tǒng)采用高溫電池，其中的液體成分就像新奇的雞尾酒，會自然沉淀，形成不同的層次，因為它們有不同的密度。
三種熔融材料形成電池的正負兩極，中間還有一層電解質，這種材料帶電粒子會穿越，因為電池會充電或放電。所有三個層次的組成材料都豐富和而便宜，唐納德•撒多維解釋說，他是麻省理工學院約翰•埃利奧特（John F. Elliott）材料化學教授，也是這篇論文的資深作者。
“我們探索了許多化學物質，”撒多維說，尋找恰當組合的電氣性能，豐富的可用性和不同的密度，這會使各層次保持獨立。他的研究小組已經發(fā)現(xiàn)了一些有希望的候選材料，他說，已經發(fā)表了他們詳細分析的這樣一種組合：鎂作負極（頂層），鹽混合物含氯化鎂，用作電解質（中間層），而銻用作正極（底層）。這種系統(tǒng)運行溫度是700攝氏度，或華氏1292度。
在這一配制中，撒多維解釋說，電池產生電流，是因為鎂原子失去兩個電子，成為鎂離子，遷移穿過電解質，到達另一個電極。在那里，它們重新獲得兩個電子，恢復為普通的鎂原子，并與銻形成合金。充電時，電池連接電源，會驅動鎂離開合金，穿過電解液，然后重新結合負極。
這一概念的靈感來自撒多維早先的著作，研究的是電化學鋁熔煉，這要在電化學電池中進行，運行在類似的高溫。幾十年的實驗已經證明，這種系統(tǒng)可以可靠運行很長一段時間，在工業(yè)規(guī)模，生產的金屬成本非常低。實際上，他說，他找到的是“一種方法，可以反向運行熔爐”。
過去三年來，撒多維和他的研究小組，包括麻省理工學院材料加工中心研究人員大衛(wèi)•布拉德韋爾（David Bradwell），他是2006年的工程碩士，2011年的博士，也是這篇新論文的主要作者，他們逐步擴大了他們的實驗。他們最初測試使用的電池，只有一個酒杯大??；后來，他們進步了，電池有冰球大小，3英寸的直徑，一英寸厚?，F(xiàn)在，他們已經開始測試一種6英寸寬的版本，儲電容量是最初版本的200倍。
電力公司最終會成為這項技術的用戶，撒多維說，“不要考慮這種東西是用什么制成，或什么樣的尺寸。唯一的問題是存儲成本是多少，”這是指給定電量。“我可以制作華貴的電池，采用美國宇航局的價格水平，”他說，但是，成本是主要影響因素，“這就會改變搜尋”最好的材料。只是根據(jù)某些元素的稀有性和成本，“周期表中的很大部分就都會被排除在外。”
鎂作負極（頂層），鹽混合物含氯化鎂用作電解質（中間層），而銻用作正極（底層）。這種系統(tǒng)運行溫度是700攝氏度。來源：斯坦福大學
這一小組將繼續(xù)研究，優(yōu)化系統(tǒng)的各個方面，包括一些容器，用于容納熔化的材料，也有一些絕緣和加熱的方法，還有一些方法，用于降低工作溫度，這有助于減少能源成本。“我們已經發(fā)現(xiàn)一些方法，可以降低工作溫度，又不影響電氣性能和成本，”撒多維說。
其他人也在研究類似的液體電池系統(tǒng)，撒多維說，他和他的研究小組最先制成一種實用的，功能性存儲系統(tǒng)，就使用了這種方法。他把他們的這一成功，部分歸功于獨特組合的專業(yè)知識，而且是在麻省理工學院這樣的地方：“電池行業(yè)的人一點也不了解電解冶煉熔鹽。大多數(shù)人認為，高溫作業(yè)是低效的。”
羅伯特•哈金斯（Robert Huggins）是斯坦福大學（Stanford University）材料科學與工程名譽教授，他說，“對于任何完全不同的方法，都會有一系列新的實際問題需要解決，為的是使它成為一種實用的替代方法，用于大規(guī)模能源儲存，包括電解液蒸發(fā)，腐蝕和氧化成分，以及永遠存在的成本問題。”不過，他說，這是“一個非常有創(chuàng)意的方法，用于電化學儲能，正在被探索，具有高度的復雜性。”
撒多維和布拉德韋爾一起，創(chuàng)辦了一家公司，要使這項技術商業(yè)化，他正在休假，今年就工作在這家公司，就是液態(tài)金屬電池公司（Liquid Metal Battery Corp）。“如果這項技術成功，”他說，“它可能顛覆”可再生能源。
他們的論文《鎂銻液態(tài)金屬電池用于電站儲能》（Magnesium–Antimony Liquid Metal Battery for Stationary Energy Storage），發(fā)表在2012年1月6日的《美國化學學會雜志》上，文章中說，這些電池是一種有吸引力的選擇，適合電網(wǎng)規(guī)模的儲能應用，因為它們體積小，可靈活安裝。有一種高溫（700°C）銻鎂（MgSb）液態(tài)金屬電池，包含鎂負極，熔鹽電解質（MgCl2–KCl–NaCl：氯化鉀，氯化鎂，氯化鈉），以及銻正極，這里進行了介紹和表征。由于接觸的鹽和金屬不相容，所以，它們就出現(xiàn)分層，根據(jù)密度分為三個不同的層次。這些電池的循環(huán)速率，是從50到200 mA/cm2，顯示了高達69％的DC-DC能源效率。自我隔離性的電池成分，以及使用低成本材料，會帶來有前途的技術，進行電站儲能應用。
