“由于鎂是攜帶兩個(gè)正電荷的離子,因此每次我們使用鎂離子作為電池材料,將可觸動(dòng)兩倍的電子。”學(xué)術(shù)界化學(xué)首席研究人員、UIC助理教授JordiCabana表示,“我們希望,這項(xiàng)工作可為高電壓、高能量電池開啟一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)路徑!
該研究是美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ArgonneNationalLaboratory)主導(dǎo)的能源創(chuàng)新中心(EnergyInnovationHub)的一個(gè)部門--JointCenter能源存儲(chǔ)研究(JointCenterforEnergyStorageResearch)部的一部分,該研究的目的是實(shí)現(xiàn)電池性能的革命性進(jìn)展,且研究結(jié)果已發(fā)表在先進(jìn)材料(AdvancedMaterials)刊物上。
每個(gè)電池由一個(gè)正、負(fù)電極和電解質(zhì)組成,其中電極互換通常是正電荷的電子和離子,僅是電絕緣體的離子流經(jīng)電解質(zhì),以便迫使電子流過外部電路,進(jìn)一步供電到車輛或設(shè)備。
對(duì)電池再充電時(shí),電極的互換是可逆的,然而在此逆過程中的化學(xué)反應(yīng)并不完全有效,這限制了電池還可被再充電的次數(shù)。
鎂離子電池研究已有進(jìn)展
“若你可以做到越多次數(shù)電極互換的來(lái)回,你就能為電池充電更多次,且還可在充電過程中使用電池!盋abana進(jìn)一步解說(shuō),“在我們的研究案例中,我們希望有最大的電子數(shù)量,以便移動(dòng)離子,因?yàn)楫?dāng)離子進(jìn)入或離開時(shí),會(huì)扭曲電極材料的結(jié)構(gòu),然越多結(jié)構(gòu)被扭曲,就有越大量的能量會(huì)消耗在搬回離子,如此一來(lái),就會(huì)變得更難對(duì)電池充電。”
“就像一個(gè)機(jī)械停車塔,只能提供一定的空間供汽車停放,”Cabana解釋,“但是,你還是可和其他人一樣把車停在每個(gè)空間,卻無(wú)需扭曲停車塔的結(jié)構(gòu)。”
“經(jīng)研究證實(shí),鎂可逆插入電極材料的結(jié)構(gòu)中,此一結(jié)果讓我們更進(jìn)一步接近鎂離子電池原型!盋abana指出。
Cabana并總結(jié),“我們的研究成果仍不是一個(gè)真正的鎂離子電池,只是其中的一部分,但你會(huì)在日后完成的設(shè)備中發(fā)現(xiàn)相同的反應(yīng)。”