新型镁离子电池成功研发或许挑战锂电池电动汽车
- 发布时间：2020-05-11 17:16
新型镁离子电池成功研发或许挑战锂电池电动汽车
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近期，研究人员对电动汽车电池的研究又迈出一步，该团队以镁离子打造的电动汽车电池，也许能跑赢锂电池电动汽车。由于镁是携带两个正电荷的离子，因此每次使用镁离子作为电池材料，将可触动两倍的电子。这项工作可为高电压、高能量电池开启一个可靠的设计路径。
新型镁离子电池成功研发或许挑战锂电池电动汽车
目前使用的锂离子电池价格昂贵，使用寿命短且具有爆炸的危险性。镁离子电池比锂离子电池相对安全、环保、能源密度较高，将广泛应用于下一代能源存储装置。但用于阴极使用时，镁金属电池与锂二次电池一样，无法在常温状态下工作，只能在60-100度高温下使用。
镁元素分布广泛，因此镁离子的电池的价格会很低廉。由于镁离子具有两个正电荷而锂离子只有一个，因此镁离子电池比锂离子电池具有更大的储能能力。单位质量的镁离子电池可以存储更多能量，这就使汽车可以行使更长的里程，使消费电子产品可以使用更长的时间。
锂离子电池的限制因素之一就是它的阳极，出于安全考虑，锂离子电池中必须使用低容量的碳棒，因为纯锂材料的阳极能够引发危险的短路甚至起火。相比之下镁作为阳极更加安全，因此阴极材料与镁搭配会让电池体积更小但储存能力更强。
新型镁离子电池的优点
①Mg安全无污染且加工处理比锂方便，Mg的化合物无毒或者低毒，可循环性能好，具有生物和环境友好性，属于绿色能源。
②循环寿命性能好，（-20~80℃条件下）循环2000次后容量仅损失15%。
③Mg蕴藏丰富，价格低廉，海水和土壤中含有丰富的氯化镁和氧化镁提炼方便、节能。
④采用了Mg2+嵌入插层的电池相对传统的锂离子电池，不仅提高了能量密度还提高了电池的安全性，降低了成本。
新型镁离子电池采用全新的有机材料作为负极，以膨胀石墨作为正极，将含有镁盐的离子液体作为电解液，利用阴离子插层反应及双离子的工作机制极大的提高了镁离子电池的电压及工作性能。
新型镁离子电池具有非常好的倍率性能及循环性能，20C的高倍率充放电容量保持率为85%，在5C倍率下循环500次后的容量保持率为95.7％。这不仅大幅降低了电池的重量、体积及制造成本，同时对于电池的能量密度及寿命有着非常大的提升，对于整个镁离子电池电极材料的选择提供了全新的思路。
电池技术一直以来都是制约智能科技产品提升的最大障碍，镁离子电池技术一直被认为有可能成为延长电池续航能力的最佳元素，相对于锂来说采购成本更低、电池容量更大而且体积小，如果可以进一步提高容量和耐热性能，将有望突破电池续航瓶颈。
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中国铁塔采购梯次利用锂电池主要的模式
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