美國斯坦福大學的YiCui教授領導的研究團隊設計開發了一種基于石榴石相結構固態電解質的液態鋰金屬電池，可在240℃左右溫度穩定運行，同時展現出優異的電化學性能。

以熔融鋰金屬作為負極的液態金屬電池具有極高的電容量，長久以來在工業領域有較廣的應用。但由于鋰金屬熔點較高，電池工作溫度一般在450℃以上，導致運營成本居高不下;此外，熔融鹽中鋰的溶解會導致自放電和較低的庫倫效(<98%)。

針對上述問題，美國斯坦福大學的YiCui教授領導的研究團隊設計開發了一種基于石榴石相結構固態電解質的液態鋰金屬電池，可在240℃左右溫度穩定運行，同時展現出優異的電化學性能。研究人員采用熔融鋰金屬為負極，熔融錫鉛合金(Sn-Pb)或鉍鉛(Bi-Pb)合金為正極，選用石榴石相結構的鋰鑭鋯鉭氧化物Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)陶瓷管作為全固態電解質，組裝了兩種結構的液體鋰金屬電池系統：Li||LLZTO||Sn-Pb和Li||LLZTO||Bi-Pb，其中熔融鋰金屬負極在LLZTO陶瓷管內部，合金正極在外部。管狀陶瓷電解質一方面將熔融鋰金屬負極包裹在內，起到鋰離子傳導作用，同時可以作為隔層將鋰金屬負極與合金正極隔開。在240℃、50mAcm-2和100mAcm-2電流密度下，Li||LLZTO||Sn-Pb和Li||LLZTO||Bi-Pb兩種電池均可以穩定循環約一個月，且幾乎沒有容量衰減，平均庫侖效率為99.98%，這是迄今為止已報道的工作溫度最低的液體金屬鋰電池。并且，該電池還具有高功率特性，Li||LLZTO||Sn-Pb電池在電流密度高達300mAcm-2時，功率密度為90mWcm-2;Li||LLZTO||Sn-Pb電池在電流密度高達500mAcm-2時，功率密度為175mWcm-2。而就成本而言，全固態電解質LLZTO成本僅為0.037美元/克，Li||LLZTO||Sn-Pb和Li||LLZTO||Bi-Pb全電池成本依次為160美元/千瓦時和80美元/千瓦時，較為低廉。這種中低溫、高安全性、低成本電池將在電網等大規模儲能領域展現出廣闊的應用前景。

該項研究巧妙設計了管狀的石榴石型LLZTO全固態電解質，在此基礎上制備了液態鋰金屬電池，在保持電池高性能和穩定性前提下，使電池的工作溫度下探到了創紀錄的240℃低溫，為設計和開發高效低溫的液態金屬電池開辟了新路徑。相關研究成果發表在《NatureEnergy》。