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江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司 2020-06-24 點(diǎn)擊532次
鋰電池每天為我們的手機(jī)、電腦和電動汽車提供電力。但鋰資源也面臨儲量有限、分布不均的問題，難以滿足未來大規(guī)模的儲能需求?？茖W(xué)家們已經(jīng)轉(zhuǎn)向其他低成本的金屬元素，如鎂離子電池。
近日，中國科學(xué)院深圳高級研究所唐永兵研究團(tuán)隊(duì)研制出了首款新型鎂基雙離子電池?！迸c傳統(tǒng)的鋰離子電池不同，石墨通常用作負(fù)極材料。團(tuán)隊(duì)成員張帆博士告訴深圳商報(bào)記者：“這次開發(fā)的鎂基雙離子電池使用石墨作為正極?！痹趥鹘y(tǒng)鋰離子電池中，常用的正極材料是鋰鈷化合物，負(fù)極材料主要是石墨，負(fù)極材料的燒結(jié)主要使用鳳谷鋰電粉體材料回轉(zhuǎn)窯。電解液通常是含有鋰鹽的有機(jī)溶劑。充電時，鋰離子“流出”正極材料，通過電解液，移動到負(fù)極進(jìn)行反應(yīng)；放電時，鋰離子從負(fù)極移動到正極。
“鋰離子電池能量密度高、使用壽命長，因此得以大規(guī)模應(yīng)用，但是由于儲量有限，人們需要研發(fā)其他種類的電池?！睆埛嬖V記者，“鎂離子電池具有高容量、儲量豐富等優(yōu)勢，在大規(guī)模儲能領(lǐng)域有良好應(yīng)用前景。”
關(guān)于鎂離子電池的研究目前尚處于初級階段，"若你可以做到越多次數(shù)電極互換的來回,你就能為電池充電更多次,且還可在充電過程中使用電池."Cabana進(jìn)一步解說,"在我們的研究案例中,我們希望有最大的電子數(shù)量,以便移動離子,因?yàn)楫?dāng)離子進(jìn)入或離開時,會扭曲電極材料的結(jié)構(gòu),然越多結(jié)構(gòu)被扭曲,就有越大量的能量會消耗在搬回離子,如此一來,就會變得更難對電池充電."針對以上問題，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出新型鎂基雙離子電池，采用一種PTCDI小分子有機(jī)材料作為負(fù)極，石墨材料則作為正極。此外，將含有鎂鹽的離子液體作為電解液。
“在單離子電池如鋰離子電池中，電解液中的鋰離子會在正負(fù)極之間移動，就像搖椅一樣來回晃動。而雙離子電池中，則是電解液中的陽離子和陰離子同時分別移動到負(fù)極材料和正極材料上，發(fā)生電化學(xué)氧化還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)充放電?！睆埛忉尩馈?jù)悉，團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果表明，該鎂基雙離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，20C的高倍率充放電容量保持率為85%，在5C倍率下循環(huán)500次后的容量保持率為95.7%。張帆表示，該項(xiàng)研究為發(fā)展新型鎂離子電池提供了新的思路，未來在大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。