10年前，美国麻省理工学院材料化学教授唐纳德·萨多维(个人主页)与其学生发明了大容量液态金属电池。液态金属电池可以存储大量的能量，目前正由一个位于剑桥的创业公司Ambri(公司主页)负责其商业化进程。

图：唐纳德·萨多维教授和他的学生发明了大容量液态金属电池

现在，他的团队又发现了可使这一技术更加廉价、实用的新的化学成分——钙，为液态金属电池的大规模应用开辟了道路。

图：钙液体电池的艺术家想象图

他们最新发表在《自然通讯》杂志上的研究显示，钙——一种丰富而且廉价的化学元素——可以成为三层液态金属电池的重要原料。

萨多维表示，这一发现实属意料之外，因为钙的属性让它看起来几乎不可能成为液态金属电池的原料。一方面，钙很容易溶解在盐溶液中，然而液态金属电池 的主要特征之一就是它的三种关键成分要形成相互独立的层；另一方面，钙具有很高的熔点，如果用它做原料，液态金属电池就不得不在900摄氏度的高温下工 作。

然而这种看起来最没戏的材料却激起了研究人员的兴趣。因为廉价的钙可以大大降低液态金属电池的成本，而且其固有的高压性能使其成为液态金属电池负电极层的优秀“候选人”。

为了解决钙的熔点问题，研究人员将钙与廉价且熔点远低于钙的镁进行了合金化处理。二者的结合使原来的熔点降低了300摄氏度，同时依然保持了钙的高压性能。

另一个创新是在液态金属电池中间层即电解质的设计上。电池在使用状态时，电离子会在电解质中游动，伴随着它们的游动，电流会从连接液态金属电池两极的电线中通过。

新设计的电解质包含氯化锂和氯化钙的混合物，而作为负电极层的钙镁合金恰恰不易溶解于这种电解质。这一设计还带来了新的惊喜。通常，在通电的电池 中，游动的电离子是单独行动的。例如，在锂离子电池中只有锂离子会游动，在钠硫电池中只有钠离子会游动。但是研究人员发现，在最新设计中，多种电离子会在 电解质中游动，增加了电池的整体能量输出。

萨多维表示，这一偶然发现将为电池设计开辟新的道路。他说：“随着时间流逝，大家可以探索化学周期表上更多的元素来找到更好的电池配方。”

文章链接：

Calcium-based multi-element chemistry for grid-scale electrochemical energy storage

（本文文字来源：科技日报）

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