固态电解质增强液态金属电池

研究可充电电池的研究人员开发了一种由固体电解质和熔融电极制成的新型液态金属电极(LME)电池。

与锂离子电池中锂金属离子进出的石墨电极不同，lme由液态金属组成，可以将电池的能量密度提高约50%。它们相对便宜，使用寿命长。

但大多数LME电池使用熔盐作为两个电极之间的电解质，需要450°C的高工作温度。这给稳定性带来了挑战。现在，由Yi Cui美国斯坦福大学的研究人员开发出了一种具有石榴石状结构的固体电解质，它由氧化镧和氧化锆组成，可以让锂离子快速通过。

这个LLZTO (Li_6.4拉_3.Zr_1．4助教_0.6O₁₂)固态电解质管的优点是，它可以让原型电池在240°C的温度下工作，比以前的版本低得多。固体电解质被包裹在液态锂金属阳极上，液态阴极由锡或铋合金制成，铅环绕在电解质和阳极周围。

Cui解释说:“固体电解质在物理和电子分离锂阳极和阴极方面提供了高度的安全性和可靠性。”“在中等温度下工作时，电池显示出高电流密度和高效率。”

为了测试它随时间的持久性，研究人员将LLZTO管浸入300°C的熔融锂中两个月。他们报告说，陶瓷管在高温下没有锂渗透和形貌变化，具有优异的化学和机械稳定性。

“如果温度降低，就会减少部件的磨损，所以这是可取的，”他说Donald Sadoway他是美国麻省理工学院的材料化学家。他最近报道了一种液态金属电池，但使用的是液态电解质。

Sadoway说，固体电解质一直在努力为现实世界提供解决方案。他说:“我们没有证据表明依赖固体电解质的技术被广泛采用。”“我为这项工作在实验室规模上的成就而喝彩，但这些电池必须持续几十年，我们还不知道如何扩大规模。”

电池的化学家Liangbing胡美国马里兰大学的研究人员指出，这种新型液态金属电池可以在“高电流密度”下循环，其温度“远低于过去50到60年开发的液态金属电池”。他补充说，“考虑到他们使用相对高成本的石榴石基锂离子导体，商业化的下一个重要步骤是以低成本扩大制造规模。”