镁地球蕴含量比锂矿更丰富、成本更低,电量也标榜为锂电池的两倍,但仍有诸多障碍待跨越。
照理来说电池离子可透过电解质在正负极之间流动,借由电化学反应为电池供电,且该反应必须是可逆的,不然无法为电池充电,但镁电池中的碳酸盐(carbonate)电解质在充放电循环中容易在镁表面形成阻挡层,阻碍电池充电。
虽然镁也可以透过高腐蚀性液态电解质充放电,但假如采用腐蚀性电解质,镁电池将无法在高电压下运作,也有安全疑虑。因此 NREL 研发新型电解质,将聚丙烯腈(polyacrylonitrile )与镁离子盐(magnesium-ion salt)混合成固态电解质,可保护镁阳极并提升电池性能。
目前研究人员已成功打造镁固态电池原型,研究更指出,被保护的镁阳极也可在碳酸盐电解质中充电,且可提供更多能量。此外,研究团队除了成功研发出可循环充电的镁电池,也提供阳极与电解质不相容解决途径跟破解阴极对离子的局限。
镁本地球的含量相当丰富,蕴藏量排名第八,且镁为碱土金属,价电子数为 2,与价电子数为 1 的锂相比,可提供近两倍电量,再加上镁不会生成枝晶,电池不会有爆炸风险。假如镁电池成功推行并商业化,对需求量快速攀升的电池市场大有裨益。
“身为科学研究者,我们总是在想下一步要做什么?”NREL 材料科学科学家 Chunmei Ban 表示,居于储能主导地位的锂离子电池电量已逐渐达到顶峰,因此迫切需要找出新一代储能技术,而新型电池还必须能以更低成本提供更多电量。NREL 科学家 Seoung-Bum Son 则指出,这项发现有助为镁电池未来铺路。
信息来源:https://www.china5e.com/news/news-1026696-1.html
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美国研究团队破解镁电池充电挑战_青岛生物能源与过程研究所
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