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中国科学家利用铜离子制高能量镁电池 充放电200次仍保持80%容量

时间:2020-06-21来源:宝新能源股吧 作者:新能源车点击:
据国外媒体报道,中国科学院青岛生物能源与工艺研究所的研究人员离构建一个可行的高能量输出镁电池又近了一步。这项研究可以用镁取代电动汽车电池中的锂,镁离子是一种富含铜的电荷载体,也是一种具有极高导电性的材料,可以让电流自由流动并输出高能量。 (

据国外媒体报道,中国科学院青岛生物能源与工艺研究所的研究人员离构建一个可行的高能量输出镁电池又近了一步。这项研究可以用镁取代电动汽车电池中的锂,镁离子是一种富含铜的电荷载体,也是一种具有极高导电性的材料,可以让电流自由流动并输出高能量。

(照片来源:QIBEBT)

据美国地质调查局的陈说,地球上镁的储量比锂高得多。镁电池可以降低成本,因为它们有丰富的镁储备。镁的售价约为每吨5000美元,约为锂的一半。此外,即使在室温下,镁电池也能提供比锂电池更高的能量和功率密度。最后,因为镁不是一种容易形成枝晶并导致电池内部结构失效的材料,所以它更安全并能避免电池爆炸和火灾的风险。

然而,在阴极和电解质中使用镁一直是镁电池发展的障碍。镁会与电解质产生共鸣,形成氯化物,这将导致电池性能低下、无法储存和释放大量能量,以及缺乏贸易竞争力。因此,中国科学家已经建立了一种经济可行的高性能镁电池,使用铜离子作为电荷载体。

在充电过程中,高密度镁离子在电解液中的扩散会减慢。此外,镁离子和阴离子之间的化学键很难断裂,导致罕见的充放电循环。为了解决这个问题,研究人员在阴极使用了另一种电荷载体:铜,它可以溶解在电解液中,因此电解液由镁、铜离子和硼阴离子组成(BCM)。

当镁电池放电时,铜离子将在电解液中熔化,并在电极上形成金属铜涂层。铜具有高导电性,因此电流可以自由流动,从而产生高能量。

在实验室中,经过200次充放电循环后,镁/新能源铜电池仍保持80%的初始容量,表现出优异的性能。相比之下,商用锂离子电池经过1000次充放电循环后,其容量将损失20%以上。尽管镁/铜电池今天仍在使用,但它们已经为能与锂电池竞争的电池的发展铺平了道路。该研究的负责人崔广磊教授透露:“在未来两年,我们的进展将使电池在充电和放电循环中达到1000个里程碑。下一步,我们将设计一个灵活的电池组,这样我们首先需要创建一个凝胶铜离子电解质解决方案。”

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