进入21世纪以来,世界范围内可再生能源发电所占的比重持续增加,对电化学储能技术的需求越来越高。作为电化学储能设备的关键组成部件,液态金属电极一方面具备固态金属电极的高导电性,高导热性的优点,另一方面能有效避免电极出现腐蚀现象及枝晶生长,因此具有广阔的应用前景。液态金属电极与电解质是否匹配对电化学储能设备的性能表现至关重要。本文将以固体氧化物燃料电池为例研究液态金属电极与固态电解质的耦合特性,以液态金属电池为例研究液态金属电极与液态电解质的耦合特性。针对液态锑阳极-固体氧化物燃料电池中出现的液态锑阳极对固态电解质的腐蚀问题,搭建了一套测试液态金属阳极-固体氧化物燃料电池电化学性能的实验系统,采用大气等离子喷涂技术制备纽扣半电池。相关实验结果表明燃料电池运行正常,开路电压为0.75 V,最高功率密度可达9.7 m W/cm~2,燃料电池的性能在4小时连续运行中保持稳定。通过离线分析可观察到纽扣半电池与液态阳极结合紧密,电解质形貌完整且未被液态锑腐蚀。针对液态银阳极-固体氧化物燃料电池中液态银阳极与固态电解质的氧输运能力不匹配的问题,对阳极材料进行改进,引入液态氧离子导体三氧化钼。电化学测试结果表明,三氧化钼增加了阳极内氧离子输运通道的数量,提高了阳极的氧输运速率,提升了阳极的动力学性能。当三氧化钼与银的摩尔比为10%时,燃料电池的最大功率密度达到16.82 m W/cm~2,较纯银阳极提升了75.6%,同时燃料电池保持了较高的稳定性。针对液态金属电池中液态金属正极与液态电解质交界面的波动规律不明晰的问题,基于23 Ah电池单元物理尺寸建立二维轴对称动态特性研究模型。模型综合考虑电化学反应,磁流体力学,对流与扩散等物理过程。电池内部的流场发展可分为线性增长期和饱和期两个阶段,正极内的磁致流动加强了正极体相内部的传质过程,提高了电池的电化学性能。分析了电池容量,放电倍率和电解质厚度对液|液界面波动的影响规律。电池容量越大,放电倍率越高,电解质越薄,电池的电化学性能越好,但电池内部液|液界面波动越剧烈,电池更容易出现失效问题。