對于任何可以作為電網可再生能源存儲可行選擇的電池來說，成本都是一個至關重要的變量。麻省理工學院研究人員的一項分析表明，如果電網完全由風能和太陽能供電，每千瓦時的儲能成本僅為20美元。根據太平洋西北國家實驗室的一份報告，一個完全安裝的100兆瓦、10小時電網存儲鋰離子電池系統現在的成本約為405美元/千瓦時。然而，現在，計劃于2024年在現實世界中部署的液態金屬電池可以大大降低儲能成本。

材料化學家、麻省理工學院名譽教授Donald Sadoway多年來一直將負擔能力放在首位，因為他發明了許多電池，包括最近的鋁硫電池。低成本也促使他發明了含有熔融金屬電極和熔鹽電解質的液態金屬電池，并于2010年共同創立了初創公司Ambri，開始將其商業化。

該公司表示，Ambri的電網電池的成本為180美元/千瓦時至250美元/千瓦小時，具體取決于電池的大小和持續時間。但根據Sadoway及其同事于2021年10月發表在《可再生能源與可持續能源評論》雜志上的一篇論文，到2030年，其預計成本約為21美元/千瓦時。馬薩諸塞州馬爾伯勒市的這家公司現在正準備進行第一次公用事業安裝。Ambri和公用事業公司Xcel Energy將于2024年初開始在科羅拉多州奧羅拉安裝一個300千瓦時的系統；該系統應在當年年底前全面投入運行。

Sadoway說，與鋰離子電池相比，液態金屬電池的低成本源于更簡單的材料、化學和系統設計，以及更長的壽命。“液態金屬電池的概念使其在固定存儲方面具有獨特性。它不像鋰那樣易燃。而且它能抵抗容量衰減。在多年的運行時間后，我們已經獲得了數千次充電循環的數據。這種電池應該使用20年，仍能保持95%的容量。”

傳統的電池通常由兩個固體電極（在鋰離子電池的情況下是石墨和鋰金屬氧化物）和一種液體電解質，以及隔膜、膜和其他增加成本的元件制成。在充電和放電循環期間，當電解質中的離子流入和流出電極時，固體材料膨脹和收縮。隨著時間的推移，重復的體積變化會使顆粒破裂，導致電池容量下降。

Ambri的液態金屬電池由三層基于密度堆疊在一起的液體層組成。最致密的熔融銻陰極位于底部，輕質鈣合金陽極位于頂部，中等密度氯化鈣鹽電解質位于在中間。Sadoway說：“這里有三層，它們分開是因為它們不混溶。”

Sadoway說，液態金屬設計需要更少的成分，化學成分依賴于合金化，因此不會出現固體材料分解。在放電過程中，鈣陽極釋放鈣離子，鈣離子通過電解質移動到陰極，在陰極形成鈣銻合金。充電過程中，此過程會反轉。“沒有隔膜，沒有分離器，”Sadoway說，“所有這些簡單的元素都與彈性相吻合。”

10年前，當IEEE Spectrum首次報道Ambri（https://spectrum.ieee.org/a-liquid-metal-battery-for-grid-storage-nears-production）時，該公司正在考慮將鋰或鎂作為陽極。Sadoway說，改用鈣是為了降低成本。

然而，電池其新穎化學成分的一個缺點是部署過程漫長。Sadoway說：“當我們開始商業化之旅時，沒有人可以依靠。鋰離子制造業取得的所有驚人進展在這種情況下幾乎都不適用。化學成分不同，形狀因素也不同。所以我們必須研發一切，包括制造機械。”

該公司現在從微軟訂購了大量電池，微軟希望不再將柴油發電機作為其數據中心的備用能源，該公司去年測試了Ambri的電池。

隨著Ambri規模的擴大，它必須確保銻的穩定供應。據投資者英特爾稱，目前全球近90%的銻來自中國、俄羅斯和塔吉克斯坦。2021年8月，Ambri與美國為數不多的銻生產商之一Perpetua Resources簽署了供應協議。

加拿大礦產勘探公司Molten Metals Corp.也在北美尋求銻生產。該公司擁有新斯科舍省一座自20世紀60年代以來被廢棄的銻礦的采礦權。Molten Metals的代表Brooklyn Reed表示，該公司正在與現有的土地所有者合作，以重啟采礦業務。

Sadoway說：“如果已經滿足了市場需求，你就不會致力于尋找更多的資源了。我們目前可以滿足銻的需求，供應可以跟上增長的步伐。隨著這些需求的增長，我們可以轉向尋找更多。我們的需求不會超過地殼中的可用資源。”

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審核編輯：劉清