新型液态金属电池正极材料的探索研究

徐丽¹，王博¹，韩福盛²，赵广耀¹，刘双宇¹，盛鹏¹，李慧¹，白会涛¹，陈新¹，宁晓辉²，何成²

1. 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网有限公司)2. 金属材料强度国家重点实验室(西安交通大学)

摘 要：利用液态金属电池储能是近年来发展起来的一种新型电化学储能技术,具有成本低、寿命长等优点,在大型储能领域具有广阔的应用前景。传统单一组分的正极材料面临熔点高、电压低等问题,而合金材料则给液态金属电池正极材料提供了新的可能。本文通过分子动力学方法计算多种适用于液态金属电池正极材料的金属和合金材料（Bi、Sb、Te、Sn、Pb）,经过多尺度计算模拟,首先找到了30种二元合金和三元合金,分析这些合金材料的形成能,发现均为负值,理论上说明这30种二元合金和三元合金均可以稳定存在。而后,筛选出具有较低熔点（<500℃）的正极合金,分别是SnSb、HgTl、InBi、PbSb、HgIn、InTe、GaSb、AlSb、CdSnSb₂、ZnSb。进一步分析合金正极材料的态密度,选出7种离子传输能力较强的正极合金:PbSb、HgIn、CdSnSb₂、ZnSnSb₂、InTe、SnSb和SnTl₄Te₃,模拟计算其以锂为负极情况下的开路电压,结果表明,以SnSb为正极材料时,开路电压可达0.65 V。

关键词：电化学储能;液态金属电池;正极材料;开路电压;分子动力学;