一种神奇的液态金属应用：液态金属电池

电影《终结者2》中的机器人T1000印象深刻，在电影中T1000由一种特殊液态金属材料构成，它可以在固态和液态之间随意转换，当它受伤或中弹之后，会像液体那样自动恢复，可以随时改变自己的形状和容貌，甚至将身体局部瞬间变形为尖锐的攻击利器。虽然用液态金属制造T1000一样的机器人还很遥远，但是液态金属用于新能源的研究应用领域还是具有技术可行性和产业基础的。

1． 什么是液态金属

液态金属是一种在常温常压下呈液态、可流动且具有高导电、导热特性的高科技战略新兴材料，可广泛应用于生产生活、工业制造、航空航天、军工国防、生物医疗、教育与文化创意等领域。安全环保的液态金属是镓铟合金在常温下成液态的金属（非汞），镓铟液态金属具有环保，安全无毒的特性。

随着液态金属的广泛应用尤其是新型能源领域，为新型电池提供了新的发展方向。液态金属能源系统包括：液态金属快速现场制氢技术，液态金属磁流体发电技术，液态金属储能电池等。刘静博士（清华大学教授/中国科学院理化技术研究所双聘研究员，博士生导师）落地在云南的清华大学世界前沿技术，背靠云南有色金属王国的优势产业，云南省是我国液态金属新兴工业的先行者、倡导者与引领者，在电子信息、先进制造、生物医疗及热控能源等高科技产业领域形成全方位突破。其中，位于云南宣威市的中宣液态金属科技有限公司已建成国内外领先的年产120吨液态金属、全系列热界面材料产品、液态金属电子油墨以及年产20万套液态金属电子手写笔生产线，相关产品已批量投放市场并远销欧美国家，引起业界广泛关注；世界首台液态金属桌面电子电路打印机及墨盒生产线也已在建设之中。

目前，中国科学院理化技术研究所刘静教授的液态金属技术已经在云南省宣威市虹桥工业园建立了国内首家液态金属谷产业化基地。经过10余年的研究实验取得的重大科技成果。在液态金属领域申请并获得了80余项相关专利技术，形成了完整的知识产权体系，其技术水平的先进性在世界处于领先地位。

2． 液态金属性质

是由多种金属经过系列工序合成、并根据不同使用基底改良其润湿性、在常温下呈液态的复合液体金属材料。具有优良导电性和较好的润湿性。

产品性能：

特 性：

●可直接印刷

●电导率高

●良好的润湿性

●非易然易爆、无毒环保

用途：

可用于复杂大面积柔性电路(FPC)、电子标签、集成电路、发光二极管等的印刷及个性化个人电子电路的绘制等。

储存和运输:

（1）常温下密封储存。

（2）本产品属非危险品，可按一般化学品运输。

（3）保质期：永不变质。

3.液态金属能源系统的设计

液态金属能源涵盖很多方面，本文列举三种： 磁流体发电机 ，液态金属储能电池 ，液态金属燃料电池系统。

磁流体发电机

磁流体发电（magnetohydrodynamic power generation）过流动的导电流体（液体，气体）与磁场相互作用而产生电能。液态金属磁流体发电机就是一液体金属为工作介质在磁场中切割磁力线而产生电力。磁流体发电技术是一种新型的高效发电方式，由于无需经过机械转换环节，所也称之为直接发电，燃料利用效率显著提高，发电效率对于45%

液态金属储能电池

液态金属电池的构造其实很简单,两边为液态金属电极,中间夹着熔盐。电池系统由电堆单元、电解质溶液及电解质溶液储供单元、控制管理单元等部分组成。液流电池系统的核心是由电堆和（电堆是由数十节进行氧化-还原反应）和实现充、放电过程的单电池按特定要求串联而成的，结构与燃料电池电堆相似。效率一般在55%~65%左右。是一项新型能源研究领域。

液态金属燃料电池系统

燃料电池的氢源是个关键技术，液态金属与铝反应为燃料电池氢源提供了一种新的解决方案。在能源领域，科学家们制备了液态金属氢源燃料电池,实现了氢气的平稳生产,具有广阔的应用前景，尤其是未来便携式电子设备应用方面，实时制氢，廉价安全制氢很关键，决定了燃料电池系统是否实用化，产业化。

液态金属制氢原理

液态镓能破坏铝表面的钝化膜，镓原子沿铝晶界扩散进入铝内部，形成镓（铝）固溶体。铟、锡等低熔点金属形成的金属间化合物也分布在铝晶界上，促进了铝的电极电位负移，有利于其水解反应的进行。而且，由于电极电势不同，铝和液态金属会形成微型腐蚀电池对，加速铝的阳极腐蚀。在室温下，被活化的铝与中性水反应，生成氢气和氢氧化铝。产物无污染，且副产物氢氧化铝可以回收利用。反应结束后，液态金属也可从反应产物中分离出来再加以利用，实验证明损耗量极小。为液态金属触发铝水反应产氢提供了非常规的应用思路。

当然，液态金属的应用范围是比较广的，例如：随着5G技术的发展，其热障问题将更加突出，液态金属在电子散热领域将发挥不可替代的作用。特别是微型，柔性电子器件中的应用，解决和弥补传统超导材料不易于精细加工的缺点。将可再生能源与储能电池联系起来看上去可能是梦幻般的，但其中存在的问题是这些液态金属成本高，化学形态不稳定，合成技术门槛高等。这样就导致下游电池价格昂贵，收回成本可能需要数年时间。