青島儲(chǔ)能院在可充鎂電池領(lǐng)域取得系列進(jìn)展
2018年01月10日 9:21 5613次瀏覽 來源： 中國(guó)有色網(wǎng) 分類： 鎂資訊 作者： 沈春蕾 孔鳳茹
依托中科院青島能源所建設(shè)的青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院(下稱青島儲(chǔ)能院)通過一步原位合成的方式，得到了一款新型有機(jī)硼酸鎂基電解液，有效地提升了鎂/硫電池的循環(huán)性能和倍率性能，有望將低成本高能量密度的鎂/硫電池體系推向?qū)嵱没?，相關(guān)研究結(jié)果已于近日發(fā)表在《能源和環(huán)境科學(xué)》上。
研發(fā)下一代電池技術(shù)是行業(yè)共同努力的方向。在諸多新型電池體系中，出于能量密度和安全性要求，鎂二次電池得到越來越多研究人員的關(guān)注。因?yàn)殒V金屬負(fù)極具有不生長(zhǎng)枝晶、高體積比容量、豐富的地球儲(chǔ)量和低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以其在低成本高性能電池領(lǐng)域擁有巨大的商業(yè)化潛力。
然而，鎂二次電池的發(fā)展一直受限于電解液和正極材料的缺乏。廉價(jià)易得的硫作為一種被廣泛研究的轉(zhuǎn)換型電池正極材料，為鎂二次電池正極材料的開發(fā)帶來了希望。利用鎂金屬作為負(fù)極、硫作為正極的鎂/硫電池體系理論能量密度高達(dá)1722Wh/kg，是目前商業(yè)化鈷酸鋰/石墨電池體系的4倍，是極具開發(fā)潛力的高比能量、低成本的儲(chǔ)能電池體系。
在高電壓可充鎂電池研究方面，考慮到傳統(tǒng)含氯的鎂電解液會(huì)腐蝕集流體，青島儲(chǔ)能院開發(fā)了一款耐腐蝕的裂解石墨膜集流體，利用該集流體構(gòu)建了具有優(yōu)異低溫性能的鎂雜化電池體系，在零下40°C極端工況下仍能正常工作，該電池體系將在超低溫特種電源方面有巨大的應(yīng)用前景。
在高比容量可充鎂電池研究方面，青島儲(chǔ)能院提出了硼基大陰離子鎂鹽的設(shè)計(jì)理念，并以此為指導(dǎo)合成了具有高離子電導(dǎo)率、非親核性、寬電化學(xué)窗口等優(yōu)異性能的電解液體系，構(gòu)建了高能量密度鎂-硫、鎂-硒電池體系。為了進(jìn)一步拓寬電解液體系的電化學(xué)窗口，研究人員又采取強(qiáng)陰離子受體的設(shè)計(jì)原則合成了一款可以耐受4.2V高電壓的鎂電池電解液。
另外，在鎂電池的電化學(xué)機(jī)理研究方面，青島儲(chǔ)能院通過理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合的方式，為深入理解轉(zhuǎn)換型正極材料中鎂離子的具體反應(yīng)路徑與快速動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)制奠定了良好基礎(chǔ)。該研究成果得到了國(guó)家杰出青年基金、青島市儲(chǔ)能基金的大力支持。
責(zé)任編輯：淮金
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