新型室溫液態金屬電池可能是未來的動力來源

德克薩斯大學奧斯汀分校考克雷爾工程學院的研究人員已經製造出一種新型電池，它結合了現有電池的許多優點，同時消除了它們的主要缺點並節約能源。

大多數電池都是由固態電極(如可攜式電子產品的鋰離子電池)或液態電極(包括智能電網的流動電池)組成。德克薩斯大學的研究人員發明了一種他們稱之為「室溫全液態金屬電池」的東西，其中包括液態和固態電池兩種最好的材料。

固態電池具有強大的儲能能力，但它們通常會遇到許多問題，導致電池的性能隨著時間的推移而降低，效率也會降低。液態電池可以更有效地提供能量，而且不會像已售設備那樣長期老化，但它們要麼無法滿足高能量需求，要麼需要大量資源來持續加熱電極並使其保持熔融狀態。

研究人員稱，電池中的金屬電極可以在20攝氏度(68華氏度)的溫度下保持液化，這是有記錄以來液體金屬電池的最低工作溫度。這是一個重大的變化，因為目前的液態金屬電池必須保持在240攝氏度以上的溫度。

機械工程系Walker系餘桂華副教授的研究小組的博士後研究員餘丁(音)說:「這種電池可以提供固體和液體狀態的所有優點，包括更多的能量，增加穩定性和靈活性，同時沒有各自的缺點，同時也節約能源。」丁是該團隊最近在《先進材料》上發表的一篇關於室溫電池的論文的第一作者。

電池包括作為陽極的鈉鉀合金和作為陰極的鎵基合金。在這篇論文中，研究人員指出，使用不同的材料有可能製造出熔點更低的電池。

這種常溫電池比目前大多數個人電子產品的支柱——鋰離子電池提供更多的電能。研究人員說，它充電和傳輸能量的速度要快幾倍。

由於使用了液體組件，電池可以根據需要的電量很容易地伸縮。電池越大，能提供的能量就越多。這種靈活性使這些電池有可能為從智慧型手機、手錶到支持可再生能源發展的基礎設施等各種產品提供電力。

餘教授說:「我們很高興看到液態金屬可以成為一種很有前途的替代傳統電極的方法。」「鑑於所展示的高能量和功率密度，這種創新的電池有可能應用於智能電網和可穿戴電子設備。」

研究人員已經在這個項目上花費了三年多的時間，但是這項工作還沒有完成。與傳統電池的一些關鍵材料相比，構成這種新電池支柱的許多元素更為豐富，這可能使大規模生產更容易、成本更低。然而，鎵仍然是一種昂貴的材料。尋找替代材料，既能提供相同的性能，又能降低生產成本仍然是一個關鍵挑戰。

提高室溫電池功率的下一步是改進電解質，即允許電荷在電池中流動的元件。

「儘管我們的電池在目前階段無法與高溫液態金屬電池競爭，但如果先進的電解質具有高導電性，則有望獲得更好的供電能力，」丁說。