KIST團隊開發出鎂金屬活化策略 可使鎂電池高效運行
時間:2023-06-20 08:57來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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6月16日，由韓國科學技術研究院（KIST）儲能研究中心的Minah Lee博士領導的研究團隊開發出鎂金屬的化學活化策略，使鎂電池能夠在不含腐蝕性添加劑且可量產的普通電解液中高效運行。相關論文發表于期刊《ACS Nano》。
圖片來源：KIST
隨著電動汽車和儲能系統（ESS）市場的快速增長，對鋰離子電池的需求也呈爆炸式增長，但由于鋰和鈷等原材料的供需主要取決于部分特定國家，因此存在很大風險。目前，對于下一代二次電池的研究正在積極開展，且利用地殼中豐富的鎂的二次電池也受到諸多關注。
鎂二次電池利用二價離子Mg2+而不是單價堿金屬離子如鋰，預計將具有高能量密度。直接利用鎂金屬作為負極可以獲得最高的能量密度，其體積容量是鋰金屬的1.9倍左右。
盡管如此，但由于鎂金屬與電解質具有反應，使其難以有效地充電和放電，因此很難實現商業化。KIST研究人員開發出誘導鎂金屬高效充電和放電反應的技術，為鎂二次電池的商業化開啟了可能性。
與之前利用腐蝕性電解質促進鎂充電和放電的研究不同，研究人員使用了一種與現有商業電解質成分相似的普通電解質，從而可以使用高壓電極，并最大限度地減少電池組件的腐蝕。
圖片來源：KIST
通過在電池組裝之前將用作陽極的鎂金屬浸入反應性烷基鹵化物溶液中，該團隊在鎂表面合成了一種具有基于鎂烷基鹵化物低聚物的新型組合物的人工保護層。 研究人員發現，選擇特定的反應溶劑有助于在鎂表面形成納米結構，進而促進鎂的溶解和沉積。
基于此，研究人員抑制了與電解質的非必要反應，并通過納米結構最大化反應面積，以誘導高效的鎂循環。
圖片來源：KIST
應用該技術，鎂金屬在無腐蝕性添加劑的普通電解液中充放電時，過電位可從2V降低到0.2V，庫侖效率可從10%提高到99.5%。該團隊展示了活性鎂金屬可進行穩定的990次以上的充放電循環，證實鎂可充電電池可以在可量產的常規電解質中運行。
KMinah Lee博士表示：“這項工作為現有的鎂二次電池研究提供了一個新的方向，從而增加基于適用于儲能系統（ESS）的普通電解質的低成本、高能量密度鎂二次電池的可能性。”
(責任編輯：子蕊)
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