德克薩斯大學奧斯汀分?？瓶死谞柟こ虒W院的研究人員開發(fā)了一種室溫全液態(tài)金屬電池，創(chuàng)下了目前液態(tài)金屬電池的最低工作溫度記錄。該電池結合了現有固態(tài)液態(tài)電池的許多優(yōu)點，同時消除了它們的主要缺點并節(jié)省了能源，擁有廣闊的應用前景。
目前，相關成果已經發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）雜志上。
大多數電池由固態(tài)電極（例如用于便攜式電子設備的鋰離子電池）或液態(tài)電極（包括用于智能電網的液流電池）組成。UT研究人員創(chuàng)造了他們所謂的“室溫全液態(tài)金屬電池”，它同時結合了固態(tài)、液態(tài)電池的優(yōu)點。
固態(tài)電池具有顯著的能量存儲能力，但是它們通常會遇到許多問題，這些問題會導致它們隨著時間的推移而退化并降低效率。液態(tài)電池可以更有效地輸送能量，而不會長期損壞已售出的設備，但是液態(tài)電池不能滿足高能量需求，或者需要大量資源來不斷加熱電極并使之保持熔融狀態(tài)。
研究人員稱，該小組電池中的金屬電極可以在20℃（68℉）的溫度下保持液化狀態(tài)，這是液態(tài)金屬電池迄今記錄的最低工作溫度。這代表了重大變化——因為當前的液態(tài)金屬電池通常保持在高于240℃的溫度之中，以使金屬電極保持在熔融狀態(tài)。
“這種電池可以提供固態(tài)和液態(tài)的所有優(yōu)點——包括更多的能量，更高的穩(wěn)定性和柔韌性。而且沒有兩者各自的缺點，同時還可以節(jié)省能源?！毖芯空撐闹饕髡遈u Ding表示。
這種新型電池將鈉-鉀合金作為陽極，鎵基合金作為陰極，以物理氣相沉積金納米層的不銹鋼作為集流體。研究人員在論文中指出，使用不同的材料可以制造熔點更低的電池。與基于鉛和汞的液態(tài)金屬電極相比，無毒的鎵基合金也更環(huán)保。
室溫電池有望提供比當今大多數個人電子設備的固態(tài)鋰離子電池更多的電量。研究人員說，它可以更快地充電和傳遞高出幾倍的能量。
由于使用了液態(tài)成分，因此可以根據所需的功率輕松自由地“放大”或“縮小”電池。電池越大，可以提供的功率就越大。這種靈活性，使這些電池有可能為從智能手機和手表到用電基礎設施的一切供電，從而為向可再生能源的發(fā)展提供了支撐。
綜上，我們可以看到該電池不僅具備制備流程簡單、維護成本低、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，而且其較高的功率密度和能量密度滿足了能量型和功率型雙重應用特點，具有很大的潛力。
“我們很高興看到液態(tài)金屬可以提供一種有希望的替代傳統電極的替代品?！盰u Ding教授表示?！拌b于展示出的高能量和功率密度，以及液態(tài)金屬具有優(yōu)異的柔韌性和可拉伸性，該創(chuàng)新電池可以在智能電網和可穿戴電子設備中實現?！?
研究人員在該項目上花費了三年多的時間，但這項工作尚未完成。構成這種新型電池主干的許多元素比傳統電池中的某些關鍵材料更為豐富，從而使有潛力更易于大規(guī)模生產且成本更低。然而，鎵仍然是昂貴的材料。尋找能夠提供相同性能同時降低生產成本的替代材料，仍然是一個關鍵挑戰(zhàn)。
增加室溫電池電量的下一步是改進電解質，電解質是使電荷流過電池的組件?！氨M管目前我們的電池無法與高溫液態(tài)金屬電池競爭，但如果設計具有高電導率的先進電解液，則有望獲得更好的動力性能。”
