液態金屬電池是一種電極和電解質全液態運行的新型電池，以液態金屬和熔鹽分別作為電極和電解質，具有儲能成本低、容量易放大、長循環壽命、高功率密度和高安全性的優勢，在儲能領域具有廣闊的應用前景。

西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室材料創新設計中心（CAID）寧曉輝教授團隊自2013年起，一直致力于研究液態金屬電池儲能應用的關鍵技術：2015年首次提出具有自愈合特性的Li || Bi液態金屬電池（J. Power Sources275 (2015) 370–376）；2018年繼續報道了雙活性金屬的Li || Sb-Bi液態金屬電池（J. Power Sources381 (2018) 38–45）；2022年進一步報道了具有高能量密度和高倍率性能的Li || Sb-Bi-Te液態金屬電池（Energy Stor. Mater.53 (2022) 927–936）。寧曉輝教授團隊通過長期的研究發現，多元合金化電極是提升液態金屬電池性能的有效方法之一，但如何設計更多組元（四元及以上）的高比能電極面臨許多問題，仍然需要進一步探索和研究。

圖1（a）液態金屬電池電極設計的工作流程；（b）電極的循環設計思路和組成

針對上述問題，團隊全面總結和收集了現有鋰基液態金屬電池的各項數據，提出一種基于實驗驗證的循環設計方法，通過機器學習加速設計具有綜合優異性能的新型四元合金電極。在每一次循環中，團隊不斷擴充并逐漸開發了一個高質量的液態金屬電池數據集，其中設計了41種不同特征作為有效的輸入參數，從而顯著提高了模型的預測能力，并選擇適當的機器學習算法來準確預測熔點、放電電壓、放電能量和能量密度，實際的預測誤差僅為0.17%-7.38%。最終設計的Li||Sb-Bi-Sn-Pb液態金屬電池具有低熔點（<500℃）、高庫侖效率（——99%）、高能量效率（——87%）和高能量密度（——280 Wh /kg），是一種極具吸引力的儲能候選技術。該方法超越了傳統電極設計的局限性，表現出巨大的潛力，同時也為多元合金化電極的設計提供了新的思路。

該成果以《機器學習加速設計液態金屬電池電極材料》（Accelerated design of electrodes for liquid metal battery by machine learning）為題發表于《儲能材料》（Energy Storage Materials, IF=20.831）。