鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1710次 | 2018年12月16日
比鋰電池容量提高五倍以上!鎂離子電池有重大突破
得克薩斯州A&M大學(xué)化學(xué)家SarbajitBanerjee領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)由多個(gè)機(jī)構(gòu)組成的科學(xué)家小組,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種特殊的金屬氧化物鎂,可以用做電池的陰極材料。在安全性,成本和性能相比,都比鋰電池表現(xiàn)更好。
Banerjee在一篇文章寫道:“可再生能源的發(fā)展,受到能源存儲(chǔ)媒介的限制,目前鋰離子技術(shù)占主導(dǎo)地位,但鋰的安全性和長(zhǎng)期供應(yīng)仍是嚴(yán)重的問題。相比之下,鎂比鋰更豐富,熔點(diǎn)更高,充電時(shí)更加穩(wěn)定,如果能夠確定一個(gè)合適的陰極,就有可能將能量密度提高五倍以上?!?br/>
Banerjee說:“我們基本上重新配置了原子,為鎂離子的傳播提供了不同的途徑,從而獲得了一種可行的陰極材料,在電池的放電和充電過程中,它們可以很容易地插入和拔出。
這種罕見的現(xiàn)象是通過五氧化二釩的制備方法——一種被稱為亞穩(wěn)定性的性質(zhì),通過設(shè)計(jì),將鎂離子的位置限制在相對(duì)不穩(wěn)定的原子位置來實(shí)現(xiàn)的。這種亞穩(wěn)態(tài)有助于防止鎂離子被困在材料中,并促進(jìn)其電荷儲(chǔ)存能力的完全收集,而且許多次充電循環(huán)之后,材料的降解幾乎可以忽略不計(jì)。
筆記本電腦和手機(jī)的發(fā)展,離不開鋰離子電池的進(jìn)步,與鉛酸電池和鎳氫電池相比,鋰電池提供了更好的儲(chǔ)能容量和可充電性。但是,預(yù)計(jì)鋰在長(zhǎng)期的供應(yīng)中將會(huì)越來越短缺。此外,鋰離子電池也有一些安全性的隱患。
得克薩斯州A&M化學(xué)研究生和NASA說:“除了對(duì)消費(fèi)者應(yīng)用更安全,鎂離子技術(shù)本身也是很吸引人的,因?yàn)殒V離子每個(gè)離子可以放出兩個(gè)電子,而每個(gè)鋰離子只有一個(gè)。這意味著電池容量可以加倍?!?br/>
自從20世紀(jì)90年代首次提出鎂合金電池概念以來,主要問題在于缺乏合適的陰極或正電極。這次研究標(biāo)志著一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),因?yàn)樗砹私鉀Q陰極問題的重大進(jìn)展,但同時(shí)我們還有很多工作要做。雖然這項(xiàng)研究提供了很多的見解,但在鎂電池成為現(xiàn)實(shí)之前還有其他一些基本問題需要克服。盡管如此,這項(xiàng)研究突破也使鎂電池更接近現(xiàn)實(shí)。
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