近日,期刊Joule首次報道了由美國休斯敦大學和豐田研究院研發的新型高能鎂電池,不含氯離子的電解質和有機陰極提高了能量密度及電池穩定性,其潛在應用范圍十分廣泛:從電動汽車到可再生能源系統的蓄電池均可使用。
研究人員使用有機電極時配合了有限的電解質進行操作,這種改變使電池存儲和放電時比早期的鎂電池擁有了更多的能量。與傳統電解質不同,研究中使用的無氯電解質是新型鎂電池的另一個變化。研究團隊利用無氯電解質測試有機醌聚合物陰極及鎂金屬陽極,報告顯示每公斤金屬輸出電力高達243千瓦時,功率測量為每公斤3.4千瓦,電池在2500次循環測試中保持穩定。
科學家們花了幾十年時間尋找高能鎂電池,希望利用鎂相對于鋰的自然優勢──更常見且更便宜,并且其內部結構(稱為樹枝狀晶)不易破裂,這意味著與易爆炸著火的鋰電池相比,鎂電池更安全。但是,鎂電池只有在能夠儲存和釋放大量能量時才具有商業競爭力,研究人員表示,以前的陰極和電解質材料一直是一個絆腳石。陰極是在電池中流動的電極,而電解質是離子電荷在陰極和陽極之間流動的介質。
在報告中,研究人員寫道:“通過有機羰基聚合物陰極和具有鎂儲存能力的電解質的最佳組合,我們能夠展示出在鎂電池中很少見的高比例能量、功率和循環穩定性。”到目前為止,鎂電池中最好的陰極是雪佛蘭的硫化鉬,大約是在20年前開發的,完全沒有能力與鋰電池相競爭。未來的研究將集中于進一步提高電池的比容量和電壓,以便未來與鋰電池競爭。
原標題:精益電解質設計極大提高鎂電池性能