半液态金属阳极研制成功 锂电池容量或将提升10倍 液态金属是什么？

据报道，卡内基梅隆大学梅隆理工学院的研究人员研发出一种半液态锂金属阳极，可为电池设计提供一种新范式。利用此种新型电极制成的锂电池将锂电池容量提升10倍，而且与采用铝箔制成阳极的传统锂金属电池相比，更加安全。

目前，电池中使用的是具挥发性的液体电解质，解决方案之一是使用固体陶瓷电解质替代，此类电解质导电性高、不可燃以及具有足够强大的抗枝晶性。但是，研究人员发现，陶瓷电解质和固体锂阳极之间的接触不足以存储和供应大多数电子产品所需的电量。卡内基梅隆大学制造出一种新型材料，半流体金属阳极，克服了该缺点。

液态金属是什么、液态金属的定义

液态金属是什么?液态金属，它也被称为块状非晶，原子呈无序排列，无晶界，微观结构均匀，无析出相。液态金属和传统金属有什么不同?液态金属与传统金属相比之下，传统金属原子呈有序排列，有晶界，有析出相，微观结构不均匀。而金属材料的性能大多由内部结构决定。作为新时代最火的新型材料，液态金属可以说受到了广泛的关注。下面贤集网的小编就来为大家介绍一下，液态金属是什么、液态金属的定义、发展以及用途。

液态金属的定义

即非晶态金属，有时又称作“金属玻璃”，普通金属(合金)一般为晶态结构，而液态金属即为非晶态结构。

在介绍液态金属前，首先要强调的是，事实上现在我们所遇见的很多奇怪的金属合金实际上是由不同名称描述的相同材料。例如，Liquidmetal Alloys，Vitreloy，无定形金属和金属玻璃基本上指的是同一类别的新型金属，它们呈现非晶态的原子结构排列。要了解这些材料是什么，更重要的是了解如何更好地使用这些材料，首先必须了解“冶金”领域的一些基本原理。

冶金是一种古老的实践，其专注于金属合金的特定应用的开发和加工。古代冶金学家设计了用于武器的青铜和碳钢合金，而现代冶金学家发展了飞机用的铝和钛合金。尽管经历了数百年的技术发展，但是金属合金却似乎具有了一个共同的特性：具有原子结晶结构;即它们的原子被排列成自然有序的图案，并且这些排列也代表着材料的最稳定的结构(尝试摇晃一个充满球形大理石的玻璃瓶一段时间，然后静置并观察这些大理石球体紧密的排列)。金属的结晶结构在加工和机械性能方面都是优缺点掺半的。这些材料展示了广泛的应用趋势，但是同样应用也会受到限制。例如，金属的熔融温度通常是与其硬度成正比的，材料的强度通常与其延展性成反比的。而这意味着具有低熔点(易于铸造)的合金通常是柔软的，低强度的;而具有高熔点的合金(不能很容易铸造)通常是硬的，高强度的和脆性的。这些规则近几个世纪以来控制着金属合金的发展，并解释了特定应用材料之间的竞争。例如，如果想要使用一种金属，你可能会在铝合金，钛和钢之间摇摆不定。铝合金可以铸造成网状，这能降低生产成本，但是很容易划伤且太柔软。钢板可以耐冲压并且非常耐刮擦，但是钢比铝更致密，使得其更重。钛合金的密度低，强度高，但同样的熔点高，不易加工或铸造，此外其价格还比钢或铝贵。这时在使用中就必须对金属合金进行权衡，这个过程也称为“机械设计的材料选择”。

那么，现在如果开发的金属合金不再受金属结晶的典型趋势的限制呢?那么这样的金属就可以在具有低熔融温度方便铸成网状的同时还能具有中等密度，并保持着钢的高强度和耐划伤性。该种材料最先由美国加州理工的Duwez教授在1960年用快淬工艺制备得到，当时得到的是Au-Si非晶合金。这种材料的关键形成条件在金属熔体的冷却过程中让其冷却速率足够大，熔体处于过冷状态，此时金属熔体的剪切粘度会急剧增大，导致传质过程困难，结晶反应被抑制乃至避免，熔体中的原子来不及进行规则排列(结晶)而形成独特的短程有序，长程无序的原子排布，也就是非晶合金。

通过围绕深熔点(也称为“共晶体”)合金组成的设计，可以将合金从液态(其中不存在晶体结构)冷却至室温而不形成晶体结构(因为晶体的形成需要时间，类似摇玻璃瓶)。通过快速冷却，可以将“液态”原子结构捕获到非结晶(或“无定形”)固体中，产生一类新的金属合金，就称为非晶金属或液态金属。

液态金属材料的应用领域十分广阔，但目前整个市场应用还处于起步阶段。有些的公司成功突破了材料改性技术，制造出了不同熔点、不同粘度、不同热导率/电导率以及不同物理形态的液态金属材料，受到了国内外知名企业的青睐。