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江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司 2020-06-24 點擊589次
鋰電池每天為我們的手機、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隊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。團隊成員張帆博士告訴深圳商報記者：“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。”張帆告訴記者，“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,因為當(dāng)離子進入或離開時,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，團隊研發(fā)出新型鎂基雙離子電池，采用一種PTCDI小分子有機材料作為負(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)，從而實現(xiàn)充放電。”張帆解釋道。據(jù)悉，團隊的研究結(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。