比鋰更適合做電池的金屬鎂

鎂的成本遠(yuǎn)低于鋰，理論上每單位鎂離子電池的能量密度（energydensity），是鋰離子電池的170%之多。然而，當(dāng)使用了內(nèi)含鹽、有機(jī)溶劑（organicsolvent）的電解質(zhì)后，鎂離子電池的運(yùn)作效能卻不如鋰離子電池，且只有在使用特定溶劑時(shí)，鎂離子電池才能在高溫下運(yùn)作。從2012年開始全球的科學(xué)家們就開始破解鎂電池工業(yè)化使用問題，去年10月份韓國忠南大學(xué)教授SongSeung-wan和研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一款創(chuàng)新負(fù)極材料，能讓鎂離子電池成真。Song的研究團(tuán)隊(duì)制作了Mg2Sn合金負(fù)極材料，能夠克服限制，開發(fā)出鎂離子充電電池。團(tuán)隊(duì)稱，最新的負(fù)極材料在充放電過程中能維持電解質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)像過去的鎂金屬負(fù)極那樣輕易氧化。

中科院上海硅酸鹽所鎂電池又有新突破

來自中國科技的力量

為了避免二價(jià)鎂離子緩慢晶格內(nèi)遷移的問題，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員李馳麟團(tuán)隊(duì)在前期工作中已開發(fā)了鋰驅(qū)動(dòng)多硫化物正極轉(zhuǎn)換反應(yīng)的大容量雙鹽鎂基電池（Adv.Funct.Mater.2015，25），同時(shí)提出了陰離子嵌入激活、反應(yīng)中心外露的鎂基電池體系（Adv.Funct.Mater.2015，25）。近日，該團(tuán)隊(duì)在動(dòng)力學(xué)改善的鎂硫電池研究中取得重要進(jìn)展。研究人員選擇金屬有機(jī)框架化合物ZIF67為前驅(qū)體，制備了一種Co、N異質(zhì)原子共摻雜的分級(jí)多孔碳作為硫宿主材料，實(shí)現(xiàn)了鎂硫電池的倍率和循環(huán)性能的顯著升級(jí)。在1C倍率下，該鎂硫電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，首次放電容量可達(dá)600mAh/g，200次循環(huán)后容量仍保持在400mAh/g左右。在更高的5C倍率下，電池仍然具有300-400mAh/g的可逆容量。為繼續(xù)提升電化學(xué)性能，研究人員采用還原氧化石墨烯修飾的隔膜來優(yōu)化電池構(gòu)架，進(jìn)一步限制了多硫化物的穿梭，電池在0.1C電流密度下可運(yùn)行250次循環(huán)以上，顯著提高了鎂硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

該項(xiàng)成果最近發(fā)表在《先進(jìn)材料》上

為繼續(xù)提升電化學(xué)性能，研究人員采用還原氧化石墨烯修飾的隔膜來優(yōu)化電池構(gòu)架，進(jìn)一步限制了多硫化物的穿梭，電池在0.1C電流密度下可運(yùn)行250次循環(huán)以上，顯著提高了鎂硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性。鎂硫電池優(yōu)異的電化學(xué)性能受益于多重因素的協(xié)同作用，如異質(zhì)摻雜有利于鎂硫電池在充放電過程中多硫化物的吸附和催化分解，在非親核性鎂電解液中添加鋰鹽和氯離子有利于抑制鎂負(fù)極表面鈍化和提高電解液活性，充放電模式調(diào)節(jié)和隔膜修飾有利于緩減和控制多硫化物的損失，抑制其穿梭效應(yīng)。

金屬鎂，中國礦產(chǎn)豐富

鎂電池的科普小知識(shí)：

相比鋰電池，鎂電池有哪些優(yōu)勢(shì)呢?據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道，首先，鋰的熔點(diǎn)約為180攝氏度，而鎂的熔點(diǎn)高達(dá)約650攝氏，因而鎂電池更為安全。其次，鋰是稀有金屬，而鎂的蘊(yùn)藏量比鋰豐富的多，因此鎂的價(jià)格更低。再次，用鎂開發(fā)出的蓄電池充電量和放電電壓更高。據(jù)參考消息網(wǎng)報(bào)道，鎂的采購成本僅為稀有金屬鋰的1/25，以致鎂電池的材料成本得到大幅削減;同時(shí)，鎂電池的容量較大，比較容易實(shí)現(xiàn)小型化，大小只有原來的一半左右，有望成為替代鋰電池的新一代電池。

近幾年隨著全球科學(xué)家們的不斷嘗試和努力，未來鎂電池工業(yè)化正慢慢向我們走來，當(dāng)新能源領(lǐng)域還在布局鋰電池電動(dòng)車的手，科技的進(jìn)步正在開始淘汰性能較低的鋰電池，科技改變生活，技術(shù)促進(jìn)時(shí)代的發(fā)展，關(guān)注小編，小編為您帶來不一樣的科技感受！