克薩斯州奧斯汀—德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的考克雷爾工程學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種新型電池，該電池結(jié)合了現(xiàn)有選件的許多優(yōu)點，同時消除了其主要缺點并節(jié)省了能源。

大多數(shù)電池由固態(tài)電極（例如用于便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池）或液態(tài)電極（包括用于智能電網(wǎng)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”，其中包括液態(tài)和固態(tài)電池兩全其美。

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(dǎo)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(shè)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，該團(tuán)隊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，這是液態(tài)金屬電池所記錄的最低工作溫度。這代表了重大變化，因為當(dāng)前的液態(tài)金屬電池必須保持在高于240攝氏度的溫度下。

“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-沒有各自的缺點，同時還可以節(jié)省能源，”于桂華副教授的博士后研究人員于定說。沃克機(jī)械工程系的專家組。丁是團(tuán)隊最近在《高級材料》上發(fā)表的有關(guān)室溫電池的論文的主要作者。

該電池包括鈉-鉀合金作為陽極和鎵基合金作為陰極。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。

室溫電池有望提供比當(dāng)今大多數(shù)個人電子設(shè)備的支柱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能量幾倍。

由于使用了液態(tài)成分，因此可以根據(jù)所需的功率輕松放大或縮小電池。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(jī)和手表到基礎(chǔ)設(shè)施的一切供電，從而為向可再生能源的發(fā)展提供了支撐。

于教授說：“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(tǒng)電極的替代品。”“鑒于展示出的高能量和功率密度，該創(chuàng)新電池可以在智能電網(wǎng)和可穿戴電子設(shè)備中實現(xiàn)。”

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(gòu)成這種新型電池主干的許多元素比傳統(tǒng)電池中的某些關(guān)鍵材料更為豐富，從而使其潛在地更易于大規(guī)模生產(chǎn)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(chǎn)成本的替代材料仍然是一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

增加室溫電池電量的下一步是改進(jìn)電解質(zhì)，電解質(zhì)是使電荷流過電池的組件。

丁說：“盡管目前我們的電池?zé)o法與高溫液態(tài)金屬電池競爭，但如果設(shè)計具有高電導(dǎo)率的先進(jìn)電解液，則有望獲得更好的動力性能。”