固体电解质基熔融金属电池在网格规模的能量存储方面引起了巨大的关注。尽管钠-金属氯化物电池（ZEBRA）被认为是有前途的候选电池之一，但由于金属颗粒生长以及与β”-Al₂O₃电解质进行离子交换，因此仍存在潜在的安全隐患。

近日，为解决上述问题，郑州大学金阳副教授，清华大学伍晖副教授，斯坦福大学崔屹教授报道了一种基于Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂固体电解质的熔融锂钼铁（II）氯化物电池（Li-Mo-FeCl₂），其工作温度为250 °C，包括铁和LiCl正极材料混合物、锂负极、石榴石型锂离子陶瓷电解质和钼添加剂。

文章要点

1）与传统的电池反应机理不同，该电池革命性地将可逆的Fe-Mo合金化脱合金反应与脱硫化-锂化过程同步，使得由Fe-Mo合金衍生的多孔Mo骨架同时抑制了纯Fe颗粒的生长。

2）采用锂负极和锂离子陶瓷电解质，克服了正极与固体电解质之间的腐蚀问题。在相同的电池成本（$12 kWh^-1）下，Li-Mo-FeCl₂电池的理论能量密度超过Na-FeCl₂ ZEBRA电池的25%，达到576 Wh kg^-1和2216 Wh L^-1。实验结果进一步证明，该电池具有优良的循环性能（循环300次后为472 mAh g_LiCl^-1，活性物质为50 mg），同时对过充电−过放电（3−1.6 V）和冻结−解冻（25−250 °C）具有很强的耐受性。

Jing Xu, et al, A Garnet-Type Solid-Electrolyte-Based Molten  Lithium−Molybdenum−Iron(II) Chloride Battery with Advanced Reaction Mechanism, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202000960

https://doi.org/10.1002/adma.202000960