碱金属具备低的氧化复原电位和高容量，被以为是实行超高能量密度、最具前程的电极。但是，碱金属存在体积变动大、枝晶成长、电解质分解这些题目。到当前为止，协商人员在纳米机关的集流体、新式电解质和人为固体电解质界面的安排做出了洪量竭力来缓和这些题目。其余，采纳液态金属是另一种收拾上述题目的办法。液态金属电池的液态金属负极、正极和电解质这类机关使电池的制备浅显和性价比高，且具备自修理的特色，也许底子上收拾碱金属枝晶的题目。虽然液态金属电池具备高功率和长轮回寿命，但它们须要在较高温度下办事。同时，已报导的液态金属电池采纳熔融盐可能固态电解质。碱金属在熔盐中的消融致使电池自放电和库伦效率低。固态电解质成本高，脆性高。是以，高温液态金属电池的宽泛运用遭到了限制。

克日，得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教学（通信做家）等人报导了初度实行的室温液态金属全电池。它的Ga–In液态金属合金正极和Na–K液态金属合金负极使它在室温下具备波动的轮回功能。采纳Ga–Sn合金正极能进一步下降电池的成本，同时电池的电化学功能相当。况且，用Ga–In–Sn三元合金接替Ga基二元合金也许进一步下降电池的办事温度至?13°C。液态金属的自修理特点使它们不受电极粉化的影响。同时，液态金属的密度比通常的电极材料更高，具备取得高容量的潜力。上述成效以“Room‐TemperatureAll‐Liquid‐MetalBatteriesBasedonFusibleAlloyswithRegulatedInterfacialChemistryandWetting”为题发布于国际期刊AdvancedMaterials上。

图1.室温液态金属电池的机关安排和集流体上Ga–In合金正极的浸湿性

a)室温液态金属电池的示用意；

b)不锈钢上Ga–In液态金属合金的浸湿性；

c)堆积Au的不锈钢上Ga–In液态金属合金的浸湿性；

d)堆积Al的不锈钢上Ga–In液态金属合金的浸湿性；

e)不锈钢上Ga–In液态金属合金在电解液中的浸湿性；

f)堆积Au的不锈钢上Ga–In液态金属合金在电解液中的浸湿性；

g)堆积Al的不锈钢上Ga–In液态金属合金在电解液中的浸湿性。

图2.集流体的SEM图和静电势图的响应DFT建模

a–c)纯不锈钢集流体（a）、堆积Au的不锈钢（b）、堆积Al的不锈钢（c）的SEM图；

d–f)纯不锈钢集流体（d）、堆积Au的不锈钢（e）、堆积Al的不锈钢（f）的静电势图。

图3.液态金属-电极液界面层的航行工夫二次离子质谱(TOF-SIMS)剖析

a)Na–K/电解液界面上不同二次离子的准则化深度弧线；

b-c)Na–K/电解液界面上代表性的二次离子的可视化三维化学剖析。

图4.室温液态金属电池的功能

a)Ga–In

Na–K液态金属电池的轮回伏安弧线；

b)倍率为1C的Ga–In

Na–K液态金属电池的恒流充放电电压弧线；

c)Ga–In

Na–K液态金属电池的倍率功能；

d)倍率为1C的Ga–In

Na–K液态金属电池的轮回波动性；

e)倍率为1C的Ga–Sn

Na–K液态金属电池的恒流充放电电压弧线；

f)倍率为1C的Ga–Sn

Na–K液态金属电池的轮回波动性。

图5.不同液态金属电池的运转温度的对比

协商团队经过系统协商易熔合金并对其潮湿行动和界面化学施行周全调控，制备了室温液态金属全电池。当这类电池用Ga–In–Sn三元合金做为正极时，它的运转温度希望进一步下降到室温下列。基于Ga–In合金的液态金属电池的每个轮回的容量保存率为99.95%，稳态库伦效率约为%。室温下基于Ga–Sn合金和Ga–In–Sn三元合金的液态金属电池有宛如的电化学功能。除了像高温液态金属电池相同运用在大范围储能以外，液态金属具备高柔性和拉伸性，是以室温液态金属电池还可用于可穿着的柔性电子器件中。虽然当前镓基合金的商场价钱相对较高，该文章还详细剖析了金属镓在地壳中的散布，鉴于其较高的含量（与铜、镍相当），冶金科学的进展有助于下降镓的成本，同时做家还枚举了一系列易熔合金，希望运用在较低办事温度的液态金属电池中。

文件链接：Room‐TemperatureAll‐Liquid‐MetalBatteriesBasedonFusibleAlloyswithRegulatedInterfacialChemistryandWetting（Adv.Mater.,DOI:10.2/adma.02577）

团队引见及办事汇总：

余桂华，美国得克萨斯州大学奥斯汀分校材料系和机器工程系终言教学。余桂华教讲课题组的协商重心是新式成效化纳米材料的公道安排和合成，对其化学和物理性质的表征和摸索，以及推行其在动力，处境和性命科学周围显露主要的技能运用。当前已在Science,Nature,NatureReviewsMaterials,NatureMaterials,NatureNanotechnology,NatureCommunications,ScienceAdvances,PNAS,ChemicalReviews,ChemicalSocietyReviews,AccountsofChemicalResearch,JACS,AngewandteChemie,AdvancedMaterials,EnergyEnvironmentalSciences,Chem,Joule,NanoLetters,ACSNano,NanoToday,Mater.Today,等国际知名刊物上发布论文余篇，论文引用30,次，H-index87。现任ACSMaterialsLetters副主编，是近二十个国际知名化学和材料类科学期刊的照拂编委，如Chem,CellReportsPhysicalScience(CellPress),ChemicalSocietyReviews(RSC),ACSCentralScience,ChemistryofMaterials(ACS),NanoResearch(Springer),ScienceChina-Chemistry,ScienceChina-Materials(ScienceChinaPress),ScientificReports(NaturePublishing),EnergyStorageMaterials(Elsevier),EnergyEnvironmentalMaterials(Wiley)等。

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