青島儲(chǔ)能院在可充鎂電池領(lǐng)域取得系列進(jìn)展
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發(fā)布日期：2017-12-19
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依托中科院青島能源所建設(shè)的青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱青島儲(chǔ)能院）通過一步原位合成的方式，得到了一款新型有機(jī)硼酸鎂基電解液，有效地提升了鎂/硫電池的循環(huán)性能和倍率性能，有望將低成本高能量密度的鎂/硫電池體系推向?qū)嵱没?
依托中科院青島能源所建設(shè)的青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱青島儲(chǔ)能院）通過一步原位合成的方式，得到了一款新型有機(jī)硼酸鎂基電解液，有效地提升了鎂/硫電池的循環(huán)性能和倍率性能，有望將低成本高能量密度的鎂/硫電池體系推向?qū)嵱没?，相關(guān)研究結(jié)果已于近日發(fā)表在《能源和環(huán)境科學(xué)》（Energy&EnvironmentScience）上。
近年來，可充鎂電池的發(fā)展一直受限于高性能電解液的缺乏，開發(fā)能兼容高電壓嵌入型正極材料和高容量轉(zhuǎn)化型正極材料的電解液體系一直是科研人員們研發(fā)的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。青島儲(chǔ)能院在高電壓和高比容量可充鎂電池研究方向上做了大量的探索性研究。
在高電壓可充鎂電池研究方面，考慮到傳統(tǒng)含氯的鎂電解液會(huì)腐蝕集流體，青島儲(chǔ)能院開發(fā)了一款耐腐蝕的裂解石墨膜集流體，利用該集流體構(gòu)建了具有優(yōu)異低溫性能的鎂雜化電池體系，在零下40°C極端工況下仍能正常工作，該電池體系將在超低溫特種電源方面有巨大的應(yīng)用前景。
在高比容量可充鎂電池研究方面，青島儲(chǔ)能院提出了硼基大陰離子鎂鹽的設(shè)計(jì)理念，并以此為指導(dǎo)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)異性能的電解液體系，構(gòu)建了高能量密度鎂－硫、鎂－硒電池體系。為了進(jìn)一步拓寬電解液體系的電化學(xué)窗口，研究人員又采取強(qiáng)陰離子受體的設(shè)計(jì)原則合成了一款可以耐受4.2V高電壓的鎂電池電解液。
另外，在鎂電池的電化學(xué)機(jī)理研究方面，青島儲(chǔ)能院通過理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合的方式，分析了充放電過程中轉(zhuǎn)換型正極材料形成能的變化和晶體結(jié)構(gòu)的演變，為深入理解轉(zhuǎn)換型正極材料中鎂離子的具體反應(yīng)路徑與快速動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)制奠定了良好基礎(chǔ)。