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青岛储能院在可充镁电池领域取得系列进展
2018-01-10 13:29:06   来源:中国有色网    点击:

  依托中科院青岛能源所建设的青岛储能产业技术研究院(下称:青岛储能院)通过一步原位合成的方式,得到了一款新型有机硼酸镁基电解液,有效地提升了镁/硫电池的循环性能和倍率性能,有望将低成本高能量密度的镁/硫电池体系推向实用化,相关研究结果已于近日发表在《能源和环境科学》上。

  研发下一代电池技术是行业共同努力的方向。在诸多新型电池体系中,出于能量密度和安全性要求,镁二次电池得到越来越多研究人员的关注。因为镁金属负极具有不生长枝晶、高体积比容量、丰富的地球储量和低成本等诸多优点,所以其在低成本高性能电池领域拥有巨大的商业化潜力。

  然而,镁二次电池的发展一直受限于电解液和正极材料的缺乏。廉价易得的硫作为一种被广泛研究的转换型电池正极材料,为镁二次电池正极材料的开发带来了希望。利用镁金属作为负极、硫作为正极的镁/硫电池体系理论能量密度高达1722Wh/kg,是目前商业化钴酸锂/石墨电池体系的4倍,是极具开发潜力的高比能量、低成本的储能电池体系。

  在高电压可充镁电池研究方面,考虑到传统含氯的镁电解液会腐蚀集流体,青岛储能院开发了一款耐腐蚀的裂解石墨膜集流体,利用该集流体构建了具有优异低温性能的镁杂化电池体系,在零下40°C极端工况下仍能正常工作,该电池体系将在超低温特种电源方面有巨大的应用前景。

  在高比容量可充镁电池研究方面,青岛储能院提出了硼基大阴离子镁盐的设计理念,并以此为指导合成了具有高离子电导率、非亲核性、宽电化学窗口等优异性能的电解液体系,构建了高能量密度镁-硫、镁-硒电池体系。为了进一步拓宽电解液体系的电化学窗口,研究人员又采取强阴离子受体的设计原则合成了一款可以耐受4.2V高电压的镁电池电解液。

  另外,在镁电池的电化学机理研究方面,青岛储能院通过理论计算与实验手段相结合的方式,为深入理解转换型正极材料中镁离子的具体反应路径与快速动力学转化机制奠定了良好基础。该研究成果得到了国家杰出青年基金、青岛市储能基金的大力支持。

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