中国科研团队在液态金属电池储能技术领域取得新进展

近年来，为了深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，实现“碳达峰”“碳中和”战略目标，国家加快推动新型储能高质量规模化发展并构建新型电力系统。2022年发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》中，液态金属电池被列入“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向。液态金属电池是一种电极和电解质全液态运行的新型电池，以液态金属和熔盐分别作为电极和电解质，具有储能成本低、容量易放大、长循环寿命、高功率密度和高安全性的优势，在储能领域具有广阔的应用前景。

西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新设计中心（CAID）宁晓辉教授团队自2013年起，一直致力于研究液态金属电池储能应用的关键技术：2015年首次提出具有自愈合特性的Li || Bi液态金属电池（J. Power Sources275 (2015) 370–376）；2018年继续报道了双活性金属的Li || Sb-Bi液态金属电池（J. Power Sources381 (2018) 38–45）；2022年进一步报道了具有高能量密度和高倍率性能的Li || Sb-Bi-Te液态金属电池（Energy Stor. Mater.53 (2022) 927–936）。宁晓辉教授团队通过长期的研究发现，多元合金化电极是提升液态金属电池性能的有效方法之一，但如何设计更多组元（四元及以上）的高比能电极面临许多问题，仍然需要进一步探索和研究。

针对上述问题，团队全面总结和收集了现有锂基液态金属电池的各项数据，提出一种基于实验验证的循环设计方法，通过机器学习加速设计具有综合优异性能的新型四元合金电极。在每一次循环中，团队不断扩充并逐渐开发了一个高质量的液态金属电池数据集，其中设计了41种不同特征作为有效的输入参数，从而显著提高了模型的预测能力，并选择适当的机器学习算法来准确预测熔点、放电电压、放电能量和能量密度，实际的预测误差仅为0.17%-7.38%。最终设计的Li||Sb-Bi-Sn-Pb液态金属电池具有低熔点（<500℃）、高库仑效率（~99%）、高能量效率（~87%）和高能量密度（~280 Wh /kg），是一种极具吸引力的储能候选技术。该方法超越了传统电极设计的局限性，表现出巨大的潜力，同时也为多元合金化电极的设计提供了新的思路。

该成果以《机器学习加速设计液态金属电池电极材料》（Accelerated design of electrodes for liquid metal battery by machine learning）为题发表于《储能材料》（Energy Storage Materials, IF=20.831）。

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