鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:778次 | 2019年04月23日
科技的進(jìn)步正在開(kāi)始淘汰性能較低的鋰電池
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(kāi)始全球的科學(xué)家們就開(kāi)始破解鎂電池工業(yè)化使用問(wèn)題,去年10月份韓國(guó)忠南大學(xué)教授SongSeung-wan和研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(kāi)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(guò)程中能維持電解質(zhì)穩(wěn)定,不會(huì)像過(guò)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(lái)自中國(guó)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(wèn)題,中國(guó)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(kāi)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(lái)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。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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(lái)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(guò)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(guó)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(kāi)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(gòu)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(lái)的一半左右,有望成為替代鋰電池的新一代電池。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
近幾年隨著全球科學(xué)家們的不斷嘗試和努力,未來(lái)鎂電池工業(yè)化正慢慢向我們走來(lái),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(kāi)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(lái)不一樣的科技感受!
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