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中国科学院深圳高级技术学院

发布时间:2020-09-21 20:36:31

最近,中国科学院深圳高级技术研究所唐永兵开发了一种基于不溶性有机阳极材料的镁基双离子电池。研究结果发表在储能材料上。该项目有望为开发新型镁离子电池电极材料和装置

最近,中国科学院深圳高级技术研究所唐永兵开发了一种基于不溶性有机阳极材料的镁基双离子电池。研究结果发表在储能材料上。该项目有望为开发新型镁离子电池电极材料和装置提供新的思路。

镁离子电池具有容量大、储量大、成本低等优点,在未来的储能领域有着良好的应用前景。该团队成员张凡告诉中国科学日报。然而,作为一种好的储能材料,如何将镁真正应用于电池是一个难题。

一方面,传统的有机碳酸盐电解质用镁负极钝化产生致密的氧化膜,阻碍镁离子的通过,最终导致镁离子的不可逆沉积/溶解;另一方面,与锂离子不同,镁离子很容易在正负极材料之间迁移,镁离子进入和移除正极材料的速度较慢,镁与正极材料的结合强度较强,这可能导致正极材料崩溃,使镁离子电池的可逆性充放电性能较差。-。

在正极材料中不能出来,在不能进入的负材料中,如何解决镁离子的过路问题,使镁离子真正发挥作用,实现低成本,具有良好的充放电效果?研究小组决定用两离子反应来解决镁离子的问题.研究团队改变了传统的研究思路,调整了正负电极材料,研制了一种新型镁基双离子电池。研究人员以含镁盐的离子液体作为电解质,以膨胀石墨为正极材料,而在负极时,他们决定使用一种不溶于电解质且具有良好镁储存性能的小有机分子作为负极材料,从而改变了电极材料大多为无机材料的传统。

镁基双离子电池的工作机理如下:在充电过程中,正极材料中的负离子与石墨发生反应,而在负极时,电解质中的镁离子储存在有机小分子材料中;相反,电极材料中的阴离子又回到电解质中,结合双离子反应的工作原理,解决了传统镁离子在正极材料中反应缓慢、不可逆的问题,提高了镁离子电池的输出电压。

结果表明,镁基双离子电池具有良好的倍率和循环性能,高倍率充放电容量保持率为85%,5C循环500次后容量保持率为95.7%,拓宽了新型镁离子电池电极材料的选择范围,今后将继续结合双离子工作机制,开发基于不同廉价金属元素的新型电池,为开发新型高性能、低成本的储能装置提供新思路。

相关文件信息:http://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.04.025

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