Flytande metall ska lagra energi

2017-04-27 11:01  
Donald Sadoway, professor i materialkemi vid MIT, Massachusetts Institute of Technology, i USA. Foto: Jörgen Appelgren

Han hämtade idén från aluminiumsmältverk. Resultatet blev en helt ny typ av storskaligt batteri.

(Artikeln har uppdaterats)

Det kommer att se ut som ett vanligt stationärt batteri, med plus- och minuspol. Men innehållet består av flytande metall. Nu är MIT-professorn Donald Sadoways batteri på väg ut på marknaden i form av energilager för elnät. För sju år sedan startade hanföretaget Ambri tillsammans med forskarkolleger.

– Vi kommer att ha batterier ute hos kunder vid den här tiden nästa år, ungefär, säger Donald Sadoway när Ny Teknik träffar honom i Stockholm, som han besökte i veckan.

De första batterierna ska ha en kapacitet på 500 kilowattimmar, och vara tre meter stora kuber. Enheter kan kopplas ihop för att skapa ett större energilager. Kunderna finns till exempel bland elnätsägare som behöver reservkraft vid verksamheter med höga säkerhetskrav. En annan typ av kund är elnätsägare som vill använda mer förnybar el.

– Hawaii använder dieselaggregat för att producera elektricitet. Med solenergi, och våra batterier, kan de halvera priset på elektricitet, säger Donald Sadoway.

Läs mer:

Läs mer: Sju hetaste sätten att lagra energi

Han är professor i materialkemi vid MIT, Massachusetts Institute of Technology, i Boston. För tiotalet år sedan fick han idén att använda flytande metall för att lagra energi. Donald Sadoway skapade ett batteri där två lager av flytande metall skiljs åt av ett flytande lager av smält salt i varje battericell. Batteriet har ett hölje som tål de 470 grader som krävs för att hålla materialen flytande.

Enligt Donald Sadoway krävs ingen extern energitillförsel för att hålla metallerna flytande, det räcker med den värme som genereras i batteriet.

I de första försöken användes magnesium i det översta, negativt laddade, lagret och antimon i det positivt laddade lagret. Senare har företaget prövat med andra metaller för att få ned både kostnaden och temperaturen – från början krävdes att batteriet höll en temperatur på 700 grader. I en version har litium använts i det översta lagret, och en legering av bly och antimon i det understa.

Vilka material  som ska finnas i det batteri som produceras för de första kunderna är inte offentligt, men enligt Donald Sadoway ska batteriet behöva hålla en inre temperatur på 470 grader.

Idén till batteriet fick Donald Sadoway från aluminiumsmältverk, där aluminiumoxid från jordarten bauxit omvandlas till aluminium med elektrolys. I ett uppmärksammat Ted-talk berättar Donald Sadoway mer om idén.

Har ni stött på några problem när ni ska ta forskningen till produktion?

– Vi har inte mött några hinder i elektrokemin. Tekniken fungerar bättre än vi trodde. Utmaningen är att skapa en pålitlig tillverkning. Ingen har gjort ett sådant här batteri tidigare, så vi bygger planet medan vi flyger det.

För att kunna förändra hur energilager används i elnäten behöver ett batteri vara billigt, långlivat, pålitligt och ha hög verkningsgrad, menar Donald Sadoway. Tanken är att använda metaller som är vanligt förekommande och går att utvinna lokalt. Verkningsgrdent bedöms av Ambri ligga mellan 75 och 80 procent. Livslängden beräknas till femton år, och under den tiden ska kapaciteten inte avta.

– Men efter femton år tänker vi att stålskyddet har försvagats, och att ledarna kanske har påverkats av korrosion. Själva metallerna går att återvinna helt.

Vill ni tillverka hembatterier?

– Vi har inte utvecklat det, men baserat på våra beräkningar skulle det kunna bli ett batteri på 15 kilowattimmar, något större än en frys. Men om ett batteri ska placeras i ett hem måste det vara väldigt pålitligt, och det är inte där vi placerar vår första produkt.

 

 

 

 

Flera hundra grader varmt inuti

Batteriet har tre lager som består av flytande material, och hålls separerade tack vare sina olika egenskaper.

Överst ligger flytande metall av låg densitet, som magnesium, som batteriets negativt laddade elektrod. Underst flytande metall med hög densitet, som antimon, som är batteriets positivt laddade elektrod. Mellan dem ett lager av smält salt som elektrolyt.

Under urladdning och uppladdning vandrar metalljoner från ena elektroden till den andra. Vid urladdning färdas elektronerna ut i elnätet från den negativa elektroden och återförs till den positiva. Vi uppladdning sker samma sak åt andra hållet. Metallagren krymper och expanderar i storlek beroende på var i cykeln batteriet är.

Batteriet håller en temperatur på 470 grader invändigt.

Anna Orring

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt