全液态结构、无隔膜的液态金属电池具有成本低、寿命长、易于放大等优点，在大规模储能领域具有广阔的应用前景。由于金属锑（Sb）储量丰富、环境友好、成本低廉且比容量高（660 mAh g^-1），是一种理想的电极材料。然而，由于Sb熔点较高（630 ℃），为了保证电池在工作时电极处于全液态，多采用合金化策略（如Sb-Pb、Sb-Sn等）降低熔点。但与此同时，惰性的Pb、Sn等元素的添加会降低电池能量密度。从Li-Sb二元相图可以发现，在470 ℃以上Li-Sb合金存在液相阶段，这意味着不需要添加额外的金属元素便可使电极处于全液态结构，实现电极自愈合，保障电池稳定长效运行。

基于此，博士研究生闫帅在国际知名期刊Journal of Power Sources上发表了题为Utilizing in situ alloying reaction to achieve the self-healing, high energy density and cost-effective Li||Sb liquid metal battery的文章。该文章提出了使用纯Sb作为液态金属电池的正极，并成功构建了稳定的高比能Li||Sb液态金属电池，利用放电过程Li-Sb合金化出现的液相阶段，实现电极在循环过程中的自修复行为，有效提高了液态金属电池的能量密度。

要点一：Li-Sb合金化过程的原位观测

通过搭建可视化平台，模拟Li||Sb电池放电过程的合金化反应，并记录整个过程中正极的状态。在放电过程中，正极由初始的固态Sb逐渐转为固液共存相（Sb+Li_xSb合金），直至全部转为液相的Li_xSb合金。随放电继续进行，锂的浓度达到临界值后，开始析出固相产物Li₃Sb，直至放电结束正极全部变为固相的Li₃Sb。充电过程与之相反。

要点二：电池“固-液-固”转化机制的证明

通过选取熔点较低的碘化物作为电解质，构建Li||Sb电池分别在470 ℃（对应于液相出现的临界温度）附近运行，并对比其正极的表面形貌。温度在450 ℃时电池循环寿命极短，且正极表面出现明显的由于体积膨胀造成的“粉化”现象；而温度为550 ℃时，电池能稳定运行且正极表面光滑平整。进一步证明电池在运行过程中的“固-液-固”转化机制。

前瞻

目前较成熟的液态金属电池体系的电压仍旧偏低，高电压的类金属Te、Se等在液态金属电池中的研究较少，因此对于此类高电压的体系的机理需要更深层次的理解和研究。同时，如何构建稳定的Te基，Se基液态金属电池有待进一步探究。

文章链接

Utilizing in situ alloying reaction to achieve the self-healing, high energy density and cost-effective Li||Sb liquid metal battery

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775321010764