高能量密度新型二次鎂電池有望替代鋰離子電池

來源：存能電氣  日期：2020-04-22 16:36  瀏覽量：次

高能量密度新型二次鎂電池有望替代鋰離子電池。由于鎂電池毒性低容易實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)反應(yīng)，使人們對(duì)利用鎂作為高能量密度可充電電池的陽極材料產(chǎn)生了極大的興趣，但由于缺乏合適的互補(bǔ)型陰極和電解液很難實(shí)現(xiàn)。目前二次電池行業(yè)主要以鋰離子電池為主，但此類電池的能量密度和電力存儲(chǔ)能力有限。有人表示新型二次鎂電池作為高能量密度的二次電池有能力替代鋰離子電池。

高能量密度新型二次鎂電池有望替代鋰離子電池

新型二次鎂電池是以鎂為負(fù)極，某些金屬或非金屬氧化物為正極的原電池?，F(xiàn)有品種中，有與普通鋅錳干電池相似的隨時(shí)可以放電的鎂錳干電池；還有干燥狀態(tài)下可長期儲(chǔ)存，臨用時(shí)加水使之活化而可隨即使用的儲(chǔ)備型電池。

新型二次鎂電池是低成本電池?zé)o鉛化的另一重要解決方案，然而目前的瓶頸問題在于缺乏穩(wěn)定、無腐蝕性、寬電位窗口電解液體系。提出的硼基大陰離子鎂基電解質(zhì)的設(shè)計(jì)理念合成了具有高離子電導(dǎo)率、非親核性、寬電化學(xué)窗口等優(yōu)異性能的鎂系電解質(zhì)體系，構(gòu)建了高能量密度鎂電池體系，該新型鎂二次電池設(shè)計(jì)理念為未來低成本電池的發(fā)展提供了新思路和方向。

高能量密度新型二次鎂電池與鋰離子電池相比

1、鎂不如鋰活潑易于加工操作，鎂暴露在空氣也比鋰安全，而且鎂電池沒有類似鋰電池的枝晶生長的問題；

2、鋰的熔點(diǎn)約為180攝氏度，而鎂的熔點(diǎn)高達(dá)約650攝氏度，因而更為安全；與鋰離子電池相比其充電量和放電電壓更高，而成本則低得多；

3、鎂的蘊(yùn)藏量也比鋰豐富得多是后鋰時(shí)代重要候選材料之一，新型二次鎂電池比鋰離子電池儲(chǔ)能效率更高、更便宜、更安全，鎂電池的廣泛可用性對(duì)推動(dòng)電動(dòng)汽車和分布式儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展具有決定性作用；

4、新型二次鎂電池具有能量高、體積小、重量輕、容量大、貯存壽命長、工作度范圍寬、應(yīng)用領(lǐng)域廣、性價(jià)比優(yōu)勢大、環(huán)保無污染、可二次回收的特點(diǎn)；

5、鋰離子電池的限制因素之一就是它的陽極，出于安全考慮鋰離子電池中必須使用低容量的碳棒，因?yàn)榧冧嚥牧系年枠O能夠引發(fā)危險(xiǎn)的短路甚至起火。相比之下鎂作為陽極更加安全，因此陰極材料與鎂搭配會(huì)讓電池體積更小但儲(chǔ)存能力更強(qiáng)。

人們對(duì)新型二次鎂電池的研究還處于初級(jí)階段，所開發(fā)的正極嵌入材料并不多，而且大部分循環(huán)性能不佳。在電解液方面仍面臨如何提高電導(dǎo)率和穩(wěn)定性的問題。因此尋找合適的電解質(zhì)電解液體系和正極材料是新型二次鎂電池研究的關(guān)鍵。

盡管新型二次鎂電池的充電問題還在繼續(xù)研究，但不得不說新型二次鎂電池確實(shí)十分吸引人，除了安全性和能量密度更高之外地球上的鎂元素比鋰豐富約3000倍，且回收更簡單。因此新型二次鎂電池比鋰離子電池便宜，也有助于減少電池制造中對(duì)鋰原材料的依賴。同時(shí)用鎂開發(fā)出的蓄電池充電量和放電電壓更高，容量更大，比較容易實(shí)現(xiàn)小型化，因此有望成為替代鋰電池的新一代電池。