發現鎂電池的新可能性

長期以來，鎂電池一直被認為是鋰離子電池的一種潛在的更安全，更便宜的替代品，但是以前的版本已經嚴重限制了其提供的功率。休斯敦大學和北美豐田研究所(TRINA)的研究人員在《自然能源》雜志上報告說，他們已經開發出一種新的陰極和電解質(以前是高能鎂電池的限制因素)，以證明一種鎂電池能夠在室溫下工作并提供可與鋰離子電池媲美的功率密度。

隨著對電網規模的儲能和其他應用的需求變得越來越緊迫，研究人員尋求了更便宜，更容易獲得的鋰替代品。

鎂離子具有兩倍的鋰電荷，而離子半徑相似。結果，鎂在電解質中的解離及其在電極中的擴散(這是經典的嵌入陰極中發生的兩個基本過程)在室溫下緩慢，從而導致低功率性能。

解決這些挑戰的一種方法是改善高溫下的化學反應。另一種通過將鎂陽離子以其復雜形式儲存來解決了這些難題。兩種方法都不可行。

休斯敦大學卡倫大學電氣與計算機工程教授，論文的同時通訊作者Yan Yao說，突破性的結果來自有機醌醌陰極和新的基于硼簇的定制電解質溶液的結合。

姚說：“我們展示了一種異質烯化氧化還原化學反應，可制造出不受離子解離和固態擴散挑戰阻礙的陰極，這些挑戰阻止了鎂電池在室溫下有效運行。” “這種新型的氧化還原化學物質在僅存儲鎂而不是復雜形式的情況下，不再需要固態插層，從而為鎂電池電極設計創造了新的范例。”

姚也是美國德克薩斯大學超導性中心(TcSUH)的首席研究員，是多價金屬離子電池開發的領導者。他的小組最近在《自然能源》上發表了一篇有關改進多價電池路線圖的評論文章。

TRINA研究人員在鎂電池領域取得了巨大進步，包括開發基于硼簇陰離子的高度認可的高效電解質。然而，這些電解質在支持高電池循環速率方面具有局限性。

TRINA and co材料研究部門首席科學家Rana Mohtadi表示：“我們暗示，原則上基于這些弱配位陰離子的電解質可能具有支持非常高的循環速率的潛力，因此我們致力于調整其性能。” -通訊作者。“我們通過將注意力轉移到溶劑上來解決該問題，以減少其與鎂離子的結合并改善整體傳輸動力學。”

“令我們著迷的是，即使在超高循環速率下，改性電解質鍍的鎂仍能保持光滑。我們相信這為鎂電池電化學開辟了一個新的面。”