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中国科学家利用铜离子制高能量镁电池 充放电200次仍保持80%容量
中国科学家利用铜离子制高能量镁电池 充放电200次仍保持80%容量
  • 发布时间:2020-06-23 16:49

中国科学家利用铜离子制高能量镁电池 充放电200次仍保持80%容量

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中国科学院青岛生物动力与过程研讨所(QIBEBT)的研讨人员打造具有可行性的高能量输出镁电池又近了一步。该项研讨可将电动汽车电池中的锂用镁取代,而镁离子是一种富含铜的电荷载体,是一种导电性极高的资料,以让电流自在流动,输出高能量。


图片来历:QIBEBT

据美国地质调查局(United States Geological Survey)的报告显示,地球上镁的储量远远高于锂。镁电池因为镁储量丰厚,因此能够降低成本。镁的售价约为每吨5000美元,大约是锂的一半。此外,即使在室温下,与锂电池相比,镁电池也能提供更高的能量和功率密度。最后,因为镁不是一种易于构成枝晶,导致电池内部结构发生故障的资料,因此也更安全,能够避免电池爆破和火灾的危险。

可是,在阴极和电解质中运用镁一直是阻碍镁电池发展的妨碍。镁与电解液发生反应会构成氯化物,而氯化物会导致电池性能变低,无法存储和释放很多能量,在商业上没有竞赛力。于是,中国科学家们打造了一种经济上可行、运用铜离子作为电荷载体的高性能镁电池。

在充电过程中,高密度的镁离子在电解液中的扩闭会变慢。此外,镁离子与阴离子之间的化学键很难打破,导致充放电循环特别差。为处理该问题,研讨人员在阴极中采用了另一种电荷载体:铜,其可溶解在电解液中,使得电解液由镁、铜离子和硼阴离子(BCM)构成。

在镁电池放电时,铜离子会溶解在电解液中,并在电极上构成金属铜涂层。铜的导电性高,因此电流能够自在流动,由此发生高能量。

在实验室中,镁/铜电池在通过200次充放电循环后,仍保持了80%的原始容量,表现出良好的性能。相比之后,商用锂离子电池在1000次充放电循环后就会丢失20%以上的原始容量。虽然目前,镁/铜电池在商业上还不可行,可是为研发出可与锂电池竞赛的电池拓荒了道路。该研讨负责人CUI Guanglei教授表示:“在未来两年内,咱们期望让该电池的充放电循环达到1000次里程碑。下一步,咱们要规划出柔性电池包,因此首要需要打造出凝胶铜离子电解质溶液。”

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