美国初创公司 Ambri 2022年6月收到南非客户的一份基于其专有液态金属电池技术的 300MW/1,400MWh 储能系统订单。该公司称其电池成本低、耐用、安全，适合大规模和长时间的储能应用。

Ambri 的电池使用液态钙合金阳极，采用熔盐电解质和固态锑颗粒阴极。这些被集成在不锈钢容器中，并集成为直流耦合容器化电池储能系统 (BESS)。

据称，Ambri公司的液态金属电池专利技术可以使其电池续航系统持续4-24个小时。并且比锂离子电池便宜。Ambri 表示，这些电池可以在任何气候条件下安全运行，无需空调辅助。在最小退化率情况下，可以使用20年以上。

虽然电池在 500°C 的温度下运行，但它们可以安全运行，并且不会出现与锂离子电池相同的一些安全或技术问题，这些问题可能由热失控、电解质分解和排气引起。

液态金属电池采用液态金属和熔融无机盐作为电极和电解质，具有长寿命、低成本、易放大等优势，在规模电力储能应用领域具有广阔前景。

近年来，液态金属电池技术得到研究者的广泛关注。

液态金属是在常温下呈液态的一大类多金属合金材料，拥有极佳的流动性和物化稳定性，易于成型，是超越铜、银、铝等传统材料的颠覆性新材料，是人类开发利用金属材料的第二次革命。液态金属具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性等。

1、低熔点金属，“绕指柔”的液态金属

液态金属的定义其实有两种。第一种定义很容易理解，即指在室温附近或更高一些的常温下呈液态的金属，又称低熔点金属。科幻影片《终结者》当中，无所不能的机器人正由液态金属制成。

低熔点金属是一种神奇的材料。在元素周期表现有的118个元素中，非金属只占22种，而金属则高达96种。然而在如此多的金属中，只有零星几种在常温下处于液态，如31号元素镓（Ga，熔点29.76℃）、37号元素铷（Rb，熔点38.89℃）、55号元素铯（Cs，熔点28.44℃）、80号元素汞（Hg，熔点－38.86℃）以及87号元素钫（Fr，熔点27℃），其余金属熔点多在上百摄氏度乃至更高。另外，还有少数的几种合金，如钠钾合金，也在常温下呈现液态。

这其中，汞，也就是水银在生活中最常见，可应用于体温计、血压计、电极等领域，但汞毒性极大，且易挥发，会永久性地破坏神经系统、免疫系统和心血管，严重者会导致死亡。其他的几种液态金属，包括钠钾合金、铷、铯、钫，倒都没有谈毒性的必要。

镓（Ga）是唯一一种兼具安全性和综合性能的液态金属，它的熔点只有29.76℃，常温下为固体，但放在手中就会融化。液态镓可以像水一样流动。它最大的特点就是导热性特别好，可以替代冷凝水和导热油，有望应用于高性能计算机、功率半导体等场景下的热控系统。另外，作为“金属”和“液体”，镓还可以在电场、磁场、重力场、温场下像水一样定向流动，因此其有望应用于3D打印和集成电路制造当中。

2、非晶合金，“强如钢铁”的液态金属

液态金属还有另一个定义，即非晶合金，是指与通常情况下金属材料的原子排列呈现的周期性和对称性所不同的非结晶状态的金属。⾮晶合⾦也被称为⾦属玻璃或液态⾦属，其组成的内部原⼦排列为短程有序、长程⽆序的玻璃态结构，其结构和成分⽐晶态合⾦更均匀。

换句话说，非晶合金其实也是固体，只是其和普通的金属在周期性和对称性上有一些差异，“液态”只是一种类比，或者说，仅是一个噱头。

非晶合金材料长程无序的结构使得其具备了特殊的性能，如高强度、高硬度、高光洁度、耐腐蚀和耐磨性等，其抗弯强度、抗拉强度、弹性形变等均优于常用材料。液态金属强度是镁铝合金的10 倍以上，不锈钢、钛合金的2 倍以上；硬度同样是镁铝合金的10 倍以上，不锈钢、钛合金的1.5倍以上。除了上述优异的材料特性外，液态金属的加工特性也优于传统加工方式，液态金属加工过程快，后加工工续少，模具成型可批量化生产，而且成型精度高。目前最为常见的液态金属应用品种主要包含铁基、锆基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金，其中应用最广泛的主要为铁基非晶和铁基纳米非晶合金。

由于液态金属具有良好的良好的性质，正逐步应用于消费电子产品（含铰链、可穿戴设备及手机精密结构件等）、新能源汽车产品、医疗器械等领域，并开始在智能制造、高端体育器材、乐器及航空航天等领域。下表展示了液态金属的主要应用范围。

3、非晶合金，可能是偏爱但不是唯一

非晶合金并不是一个全新的材料，其最早的应用可追溯至1938年，距今已有八十余年的历史，并在上世纪的50-60年代取得了飞速的发展。而早在1976年，我国在“九五”期间便组建了“国家非晶微晶合金工程技术研究中心”。我们不禁要问，为什么非晶合金具有如此多的优势，却依然还难以获得广泛的应用？

首先，非晶合金在制备工艺和设备量化上尚有诸多的产业化问题，加之配套的资源也很不完善，上游材料比较稀缺，非晶合金制备成本高昂，良率难以提高，成本居高不下。同时，其设计难度也较高，验证周期也相对较长。

更重要的是，非晶合金并不是唯一一种具有高强度和高耐磨性的材料。

一方面，随着金属合成工艺的进步，铜、银、铝等传统金属的综合性能不断提升；另一方面，部分有机化合物，如高端聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮等材料，也对非晶合金构成了有力的竞争。

更重要的是，在消费电子、汽车、医疗器械等领域，强度和耐磨性并不是唯二需要考虑的因素。材料的重量、电磁性能、美观程度、寿命和可降解性都是关键因素。非晶合金难以在每个领域都独占鳌头。

3、液态金属具有重大产业化前景

液态金属目前处于产业初创期，具有重大产业化前景。液态金属是一种高新技术材料，具有卓越的物理、化学和力学性能，是电力、电子、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料，市场需求大，产业化前景非常广阔，而且它的发展和应用可带动一批相关领域的技术进步和协同发展。

在电子技术中，液态金属以其高效、低损耗、高导磁等优异的物理性能有力促进了电子元器件向高频、高效、节能、小型化方向的发展，并可部分替代传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体等材料。可以预测，在未来的电子技术中液态金属将占据十分重要的位置。

文章来源： 新能源前沿，星空财富BJ，中科普金