液态金属电池(LMBs)因为其共同的三层液态结构，具有十分超卓的动力学、容量易扩展和理论寿数长的特色，在规模化静态储能范畴极具远景。西安交通大学金属资料强度国家重点试验室资料立异规划中心（CAID）宁晓辉教授课题组经过长时刻的研讨发现，多元合金化电极是提高液态金属电池功能的有用办法之一。在2018年报导了双活性金属的LiSb-Bi液态金属电池（J. Power Sources 381 (2018) 38–45）；2022年报导了具有高单位体积内的包括的能量和高倍率功能的LiSb-Bi-Te液态金属电池（Energy Stor. Mater. 53 (2022) 927–936）；2023年提出一种改进液态金属正极潮湿性的战略，提高了电池的循环功能（Smll.202304528）。但怎么规划更多组元的高比能电极面对许多问题，依然要进一步探究和研讨。因而，在2023年提出了一种依据试验验证的循环规划办法，经过机器学习加快规划具有归纳优异功能的新式四元合金电极的液态金属电池（Energy Stor. Mater.56 (2023) 205-217)。

  现在的液态金属电池体系的负极都依据单一类型的阳离子（Li+、Ca2+、Na2+等），功能遭到其单一阳离子的约束，但是传统办法规划多元（≥二元）的负极合金，需求很多的时刻和试验本钱，存在必定的局限性。近来，宁晓辉教授课题组提出了一种结合钙离子（Ca2+）和锂离子（Li+）的双阳离子液态金属电池规划，并详细探讨了其在电化学反响中体现的不稳定性。经过研讨Ca-LiBi液态金属电池，发现不管选用何种Ca-Li合金份额，电池的容量衰减均为明显。为战胜双阳离子电池的不稳定性，研讨团队选用Mg作为慵懒添加剂，有用地提高了电池的循环稳定性。此外，团队还开宣布一种交融传统相图规划办法、第一性原理核算和机器学习技能的混合规划办法，提醒了特定合金份额在调控双阳离子化学性质中的关键效果，并指出负极集流体侧合金的亲钙性对电池稳定性的影响。终究经过混合规划的Ca-Li-Mg Bi液态金属电池集成了钙基与锂基体系的长处，展现出高能量密度、长循环寿数、低本钱及优异的循环稳定性，为未来新式多阳离子液态金属电池的开展供给了重要启示。

  混合规划办法摒弃了对一切潜在合金电极进行猜测和试验验证的传统做法，这种传统做法不只耗时并且效益有限。取而代之的是，该战略整合了衰减机制，更高效地挑选和规划功能优异的合金负极资料。详细进程首要使用传统相图规划，挑选出特定的低熔点合金组分；然后依据DFT核算结果，挑选出具有较强亲钙性的合金组分；终究阶段，经过构建包括2240个电池功能数据的双阳离子液态金属电池数据集和进行特征工程，运用机器学习算法练习和猜测具有最高容量坚持率的合金成分，并进行试验验证。整个混合规划进程在每一阶段都选用了清晰的规范，有条有理地缩小了潜在合金电极的规模，这种挑选战略极大地提高了机器学习算法的方针精确性，然后有用地猜测和挑选出了最佳功能的合金电极。

  研讨团队构建并测试了不同份额（10:90、20:80、30:70、40:60、50:50和60:40 mol%）的Ca-Li合金作为负极的Ca-LiBi液态金属电池，其间以60:40 mol%为例，如图二(a)(b)所示，不管Ca-Li合金的详细成分怎么，电池的容量衰减均适当明显。经过引进镁作为慵懒添加剂，能够轻松又有用地按捺电池容量的衰减。镁的效果主要是在不参加电池的电化学反响机制的一起，稳定地粘附在负极集流体上。这种特性使得电池的容量衰减与负极集流体的特性严密相关。因而依据上述的办法和模型，本研讨终究挑选出了循环功能现在最优的液态金属电池，分别为Ca65Li30Mg5Bi、Ca60Li35Mg5Bi和Ca60Li30Mg10Bi液态金属电池。其间以具有最佳长循环稳定性的Ca60Li30Mg10Bi液态金属电池为例，如图二(c)，Ca60Li30Mg10Bi电池显示出最佳的长周期稳定性，即便在第500个周期也能坚持挨近100 %的容量，库仑功率约为97 %，能量功率约为71 %。在第100个循环时，自放电电流密度约为2.79 mA/cm2。综上所述，Ca60Li30Mg10Bi液态金属电池具有最佳的长循环稳定性，是一种极具吸引力的储能候选技能。

  图2 双阳离子电池电化学功能(a)Ca-LiBi循环曲线图(b)Ca-LiBi充放电曲线(c)Ca-Li-MgBi循环曲线图