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液态金属电池储能新技术
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
储能技术是解决大规模可再生能源高效入网，实现碳达峰、碳中和战略目标的重要途径。本成果新型液态金属电池采用液态金属和无机熔盐作为电极和电解质，具有寿命长、响应快、成本低、安全可靠等优势，是规模储能应用领域的理想选择。电池设计与工作原理为：电池正负极均为金属，电解质为无机盐，运行时正负极金属和无机盐电解质均为熔融态，液态金属与无机熔盐互不混溶，且由于密度差自动分为三层。在设计电极和电解质材料时，上层负极液态金属密度最小，下层正极液态金属密度最大，中间熔盐电解质层密度居中，熔盐电解质兼作正负极间隔离层。
华中科技大学
2022-07-27
一种液态或半液态金属电池的建模方法
本发明公开了一种液态或半液态金属电池的建模方法，包括以下步骤，根据电池阻抗谱进行拟合，构建电池的阻抗谱拟合电路，根 据阻抗谱拟合电路构建电池的等效电路模型；采用对称脉冲对电池进 行混合脉冲功率性能测试，获取用于辨识电池的开路电压、电阻、电 容参数的测试数据；根据测试数据拟合电池的电动势、欧姆内阻、极 化电阻、极化电容、扩散等效电阻和扩散等效电容与 SOC 的函数关系， 辨识出等效电路模型的参数；采用安时法计算电池的 SOC；对 SOC 进 行修正，获得修正 SOC；根据修正 SOC，对等效电路模型的
华中科技大学
2021-04-14
国内首款液态金属电池及系统
本项目研发了大容量新型储能电池、储能装备及系统，研发出国内第一款50A、200Ah 的大容量液态金属电池，解决了新能源电网大规模储能与峰谷差调结的技术难题。
西安交通大学
2021-04-11
一种液态或半液态金属电池荷电状态估计方法
本发明公开了一种液态或半液态金属电池荷电状态估计方法， 根据电池的等效电路获取状态空间表达式；通过参数辨识，获取等效 电路参数与 SOC 的函数关系；根据等效电路参数初始值以及电池欧姆 内阻、电池电动势与 SOC 的函数关系，获取系统矩阵初始值、控制输 入矩阵初始值以及观测矩阵；采用扩展卡尔曼滤波算法，获取状态估 计时间更新矩阵和误差协方差时间更新矩阵；从中提取电池的 SOC 的 预测值、极化电压和扩散电压、获取电池电动势的值、以及欧姆内阻 压降；根据电池电动势、极化电压、扩散电压以及欧姆内阻压降，
华中科技大学
2021-04-14
一种大容量液态金属电池界面化成方法
本发明属于电化学储能相关技术领域，其公开了一种大容量液 态金属电池界面化成方法，其包括以下步骤：(1)将电池升温至工作温 度；(2)检测电池的电压，待电池电压稳定后搁置预定时间；(3)对电池 恒流放电；(4)将电池搁置后，对电池进行恒流充电至充满；(5)对电池 进行恒压充电，待电流密度低于 50mA/cm<sup>2</sup>后将电池搁置； (6)转至步骤(3)进行循环，循环 5～10 圈；(7)对电池进
华中科技大学
2021-04-14
轻量化液态金属物质
常温液态金属通常是指一大类熔点接近室温的低熔点金属。与传统认知中的金属不同，此类物质通常情况下呈液态，既具有液体良好的流动性，又拥有金属材料优异的导电性与导热性，且易于通过温度调控使其在固液相之间快速切换，即表现出刚柔相济的特点。由于这些因素，液态金属在柔性电子、3D打印、芯片冷却、生物医学以及可变形机器人等领域得到了日益增长的应用。然而，常规的液态金属材料自身密度通常很高，这会给由此制成的器件与装备平添额外重量，造成相应能量消耗，也削弱了使用的灵活性。为改变上述现状，刘静课题组提出了旨在制造轻质液态金属的基本思想，他们特别以共晶镓铟合金及中空玻璃微珠为典型代表（图2），制备出了密度仅为水的一半以至可漂浮于水面的轻量化液态金属复合材料（图3）。这种材料除保留了纯液态金属良好的导电性、导热性、力学强度及固液相变特性（图4）外，还拥有可塑性、可变形性乃至磁性等行为，作者们为此设计了系列平面及三维应用场景，并引入不同封装方式实现了对材料漂浮行为的调控，展示了水面电路及水中机器人的潜在应用。图2. 典型轻量化液态金属复合物微观结构的SEM与EDS图图3. 基于液态金属-中空玻璃微珠制成的轻量化复合材料及对应密度图4. 基于GaIn与玻璃微珠的轻量化液态金属复合材料的力学与温度断裂行为轻质液态金属物质概念的提出具有基础科学意义和普适应用价值，由此开启了一条研制新型液态金属功能材料的基本途径。原则上，结合各类液态金属与对应的轻质改性物质，可赋予终端材料更多目标功能，从而能以一种材料形式同时将许多尖端材料的功能如电、磁、声、光、热、力学、流体、化学等集于一体，这是已有材料体系不易具备的，因而在许多场合十分有用，比如作为印刷电子墨水、3D打印材料、可注射金属骨骼与牙科修复、血管栓塞及造影剂、水中机械电子设备、刚柔相济型可穿戴外骨骼以及可变形柔性机器人等。此项研究中，论文第一作者为清华大学医学院生物医学工程系博士生袁博，通讯作者为清华大学医学院生物医学工程系教授刘静。相应研究得到国家自然科学基金重点项目及中科院前沿项目的资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910709
清华大学
2021-04-11
液态金属薄膜热界面材料
液态金属薄膜热界面材料是一种具有超高热导率，能解决极端高热流密度散热难题的低熔点合金热界面材料。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
液态金属薄膜热界面材料是一种具有超高热导率，能解决极端高热流密度散热难题的低熔点合金热界面材料。基本原理为：填充于发热芯片与散热器之间，起到减小接触热阻，强化传热，降低高功率芯片温度的作用。
液态金属薄膜热界面材料实现途径包括组分调配和物化处理两步骤。通过组分调配设计具有高热导率的合金，然后通过物化处理提升材料的传热性能和稳定性。
一、主要技术优势
（1）热导率是传统材料的5倍以上；
（2）接触热阻相对传统材料降低50%以上；
（3）耐高温200ºC，传统有机材料一般耐温低于100ºC；
（4）寿命相对传统有机热界面材料提高一倍以上。
二、主要性能指标
（1）热导率不低于30W/(m·K)；
（2）接触热阻不大于0.3cm2·K/W；
（3）高温250ºC老化100小时，接触热阻增加值不大于0.3cm2·K/W。
北京理工大学
2022-08-18
西安交大科研团队在液态金属电池储能技术领域取得新进展
液态金属电池是一种电极和电解质全液态运行的新型电池，以液态金属和熔盐分别作为电极和电解质，具有储能成本低、容量易放大、长循环寿命、高功率密度和高安全性的优势，在储能领域具有广阔的应用前景。
西安交通大学
2023-02-02
液态金属高分子凝胶功能材料
液态金属是一类低熔点的金属单质或者合金，能够在室温下形成液态共晶。考虑到液态金属兼具流体和金属导体的性质，液态金属可用作功能性流动填料，以实现高分子功能材料的柔性和高导电性并存，使得此类材料可作为潜在的电子柔性器件。之前有论文报道通过光刻等方法预先制备微通道，之后往微通道中注入液态金属来制得电阻和电容传感器。然而这种方法成本很大，而且仅基于微孔道的形变，限制了材料的力学性质和电学感应能力。科研团队通过将液态金属作为流动导电填料并利用其对自由基的催化功能，成功在20秒内制得液态金属水凝胶功能材料。不同于以前的微通道(Microchannels)模式的液态金属传感器，因液态金属表面氧化层和单体极性基团之间的锚定作用，实现了液态金属在体系中的均匀分散，同时发现了液态金属与过氧化物引发剂发生反应而显示出的催化活性。因液态金属的流体性质和高导电性，液态金属赋予材料以超长的拉伸性能（断裂伸长率=1500[[%]]），良好的力学和电学稳定性。此外由于液态金属在材料内部的不对称形变，材料能够辨别物体在其表面的运动方向，可识别个人的电子签名和作为潜在的电子皮肤。
东南大学
2021-04-11
基于液态金属电极的可植入式微泵
项目组于2013年首次发现PDMS在微尺度下的电子输运现象,并将此现象结合液态金属电极提出基于液态金属的微电渗泵,并在实验室内获得成功.该项新技术大大减小目前微泵的尺寸以及驱动电压,并有效控制微泵的制作成本和复杂度.该微泵可以对多种流体进行有效的微观无损控制,可以用于长期性植入式微量给药。
中国科学院大学
2021-04-10