激活新战略可以使镁电池的商业可行性

在一项新的研究发表在ACS Nano,研究人员从韩国科学技术院(KIST)研究所的报告新激活的发展策略,允许随着含镁电池的工作不使用腐蚀性的添加剂。

研究人员称,他们的研究结果可能会导致新的低成本、mass-producible,高能量密度电池可能是一个商业上可行的替代锂离子电池。

锂电池的替代品的需求

锂离子电池已经成为世界上最受欢迎的形式的能量储存,很大程度上是由于他们的高的能量密度和良好的充电周期的特性。然而,锂电池的生产也需要大量的其他稀土金属如钴,它只在少数国家。担忧未来供应链的安全性和可靠性,这促使研究人员开始调查选择新一代可充电电池使用更丰富的材料。

随着含镁电池是其中的一个有前途的替代方案。形式二价镁离子(毫克^{2 +}单价(李),而锂离子⁺)。因此,镁有潜力达到极高的能量密度。事实上,纯镁金属阳极可以提供一个体积容量锂金属的约1.9倍。

所以我们为什么不与镁电池已经走在我们的电话或汽车?镁是一种高活性金属,及其与常见的电解质的反应性与充电和放电造成重大问题随着含镁二次电池。先前的研究已经避开了这个问题,他使用替代电解质生产功能性镁电池,但这需要腐蚀的添加剂,不利于商业推广和使用。

KIST研究者认为,一个新的人工保护层设计用于与镁金属组件和常见的电解质可以解锁镁电池进一步发展的关键。

新技术使镁电池使用安全的电解质

通过浸渍金属镁阳极成活性烷基卤化物溶液电池组装之前,KIST人员能够合成人造烷基卤化镁低聚物涂层表面的金属。

他们发现,当使用一个特定的反应溶剂,纳米结构会形成在金属表面,从而使镁表面的溶解和沉积。这实际上无效的风险之间的极端反应镁和无腐蚀性的电解质。

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使用这种新的激活步骤,研究人员表明,镁电池没有腐蚀性的过电压添加剂可以减少从超过2 V低于0.2 V充电和放电时常见的电解质。此外,库仑效率——总电荷的比例从电池中提取总费用投入在一个完整的循环,可以从10%左右提高到99.5%以上。高库仑效率表明,电池将失去更少的能力在每个充电/放电循环,延长其潜在寿命。

新镁电池供电的安全通过超过990个充电周期,而研究人员说证明这些电池用于商业使用的潜力。

“这项工作提供了一个新的方向现有镁二次电池的研究,已使用腐蚀性的电解液,防止形成的界面层镁金属表面,”说研究作者KIST Minah Lee博士。“这将增加的可能性低成本、高能量密度镁二次电池基于常见的电解质适用于能源存储系统。”

新一代可充电电池

镁可充电电池有可能提供更高的体积比锂电池容量,同时使用元素,可以更容易地和可靠地通过全球采购供应链。这两个方面使镁电池一个非常有吸引力的替代用于商业开发。有了这个新的镁激活技术,KIST研究人员演示了高效镁循环,标志着一个重要的一步在商业镁电池的大规模生产。

参考:全,全年代,Lim G, et al .可逆的镁金属自行车在精细挑选简单的盐电解质通过自发的化学活化。ACS Nano。2023;17 (10):8980 - 8991。doi:10.1021 / acsnano.2c08672

这篇文章是一个返工的新闻稿韩国科学技术研究院颁发的。材料已经编辑的长度和内容。