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KIST團(tuán)隊(duì)開發(fā)出鎂金屬活化策略 可使鎂電池高效運(yùn)行

時(shí)間:2023-06-20 08:57來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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       6月16日，由韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）儲(chǔ)能研究中心的Minah Lee博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出鎂金屬的化學(xué)活化策略，使鎂電池能夠在不含腐蝕性添加劑且可量產(chǎn)的普通電解液中高效運(yùn)行。相關(guān)論文發(fā)表于期刊《ACS Nano》。
圖片來源：KIST
 
        隨著電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，對(duì)鋰離子電池的需求也呈爆炸式增長(zhǎng)，但由于鋰和鈷等原材料的供需主要取決于部分特定國(guó)家，因此存在很大風(fēng)險(xiǎn)。目前，對(duì)于下一代二次電池的研究正在積極開展，且利用地殼中豐富的鎂的二次電池也受到諸多關(guān)注。
 
        鎂二次電池利用二價(jià)離子Mg2+而不是單價(jià)堿金屬離子如鋰，預(yù)計(jì)將具有高能量密度。直接利用鎂金屬作為負(fù)極可以獲得最高的能量密度，其體積容量是鋰金屬的1.9倍左右。
 
        盡管如此，但由于鎂金屬與電解質(zhì)具有反應(yīng)，使其難以有效地充電和放電，因此很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。KIST研究人員開發(fā)出誘導(dǎo)鎂金屬高效充電和放電反應(yīng)的技術(shù)，為鎂二次電池的商業(yè)化開啟了可能性。
 
        與之前利用腐蝕性電解質(zhì)促進(jìn)鎂充電和放電的研究不同，研究人員使用了一種與現(xiàn)有商業(yè)電解質(zhì)成分相似的普通電解質(zhì)，從而可以使用高壓電極，并最大限度地減少電池組件的腐蝕。
圖片來源：KIST
 
       通過在電池組裝之前將用作陽極的鎂金屬浸入反應(yīng)性烷基鹵化物溶液中，該團(tuán)隊(duì)在鎂表面合成了一種具有基于鎂烷基鹵化物低聚物的新型組合物的人工保護(hù)層。 研究人員發(fā)現(xiàn)，選擇特定的反應(yīng)溶劑有助于在鎂表面形成納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)鎂的溶解和沉積。
 
       基于此，研究人員抑制了與電解質(zhì)的非必要反應(yīng)，并通過納米結(jié)構(gòu)最大化反應(yīng)面積，以誘導(dǎo)高效的鎂循環(huán)。
圖片來源：KIST
 
       應(yīng)用該技術(shù)，鎂金屬在無腐蝕性添加劑的普通電解液中充放電時(shí)，過電位可從2V降低到0.2V，庫侖效率可從10%提高到99.5%。該團(tuán)隊(duì)展示了活性鎂金屬可進(jìn)行穩(wěn)定的990次以上的充放電循環(huán)，證實(shí)鎂可充電電池可以在可量產(chǎn)的常規(guī)電解質(zhì)中運(yùn)行。
 
       KMinah Lee博士表示：“這項(xiàng)工作為現(xiàn)有的鎂二次電池研究提供了一個(gè)新的方向，從而增加基于適用于儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）的普通電解質(zhì)的低成本、高能量密度鎂二次電池的可能性。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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