青島儲能院在可充鎂電池領域取得系列進展
2018年01月10日 9:21 5555次瀏覽 來源： 中國有色網 分類： 鎂資訊 作者： 沈春蕾 孔鳳茹
依托中科院青島能源所建設的青島儲能產業(yè)技術研究院(下稱青島儲能院)通過一步原位合成的方式，得到了一款新型有機硼酸鎂基電解液，有效地提升了鎂/硫電池的循環(huán)性能和倍率性能，有望將低成本高能量密度的鎂/硫電池體系推向實用化，相關研究結果已于近日發(fā)表在《能源和環(huán)境科學》上。
研發(fā)下一代電池技術是行業(yè)共同努力的方向。在諸多新型電池體系中，出于能量密度和安全性要求，鎂二次電池得到越來越多研究人員的關注。因為鎂金屬負極具有不生長枝晶、高體積比容量、豐富的地球儲量和低成本等諸多優(yōu)點，所以其在低成本高性能電池領域擁有巨大的商業(yè)化潛力。
然而，鎂二次電池的發(fā)展一直受限于電解液和正極材料的缺乏。廉價易得的硫作為一種被廣泛研究的轉換型電池正極材料，為鎂二次電池正極材料的開發(fā)帶來了希望。利用鎂金屬作為負極、硫作為正極的鎂/硫電池體系理論能量密度高達1722Wh/kg，是目前商業(yè)化鈷酸鋰/石墨電池體系的4倍，是極具開發(fā)潛力的高比能量、低成本的儲能電池體系。
在高電壓可充鎂電池研究方面，考慮到傳統(tǒng)含氯的鎂電解液會腐蝕集流體，青島儲能院開發(fā)了一款耐腐蝕的裂解石墨膜集流體，利用該集流體構建了具有優(yōu)異低溫性能的鎂雜化電池體系，在零下40°C極端工況下仍能正常工作，該電池體系將在超低溫特種電源方面有巨大的應用前景。
在高比容量可充鎂電池研究方面，青島儲能院提出了硼基大陰離子鎂鹽的設計理念，并以此為指導合成了具有高離子電導率、非親核性、寬電化學窗口等優(yōu)異性能的電解液體系，構建了高能量密度鎂-硫、鎂-硒電池體系。為了進一步拓寬電解液體系的電化學窗口，研究人員又采取強陰離子受體的設計原則合成了一款可以耐受4.2V高電壓的鎂電池電解液。
另外，在鎂電池的電化學機理研究方面，青島儲能院通過理論計算與實驗手段相結合的方式，為深入理解轉換型正極材料中鎂離子的具體反應路徑與快速動力學轉化機制奠定了良好基礎。該研究成果得到了國家杰出青年基金、青島市儲能基金的大力支持。
責任編輯：淮金
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