• <acronym id="yekcq"><tr id="yekcq"></tr></acronym>
  • 青島科大可充鎂金屬電池領域取得系列進展

    發布時間:2021-07-28 00:00    來源:中國有色金屬報

    關鍵詞:可充鎂金屬電池 進展 青島科大

    摘要:近來,青島科技大學化學院副教授周新紅團隊在鎂金屬負極表面成功設計并構筑了一種鉍基人工界面保護層,該保護層不僅有效抑制了常用鎂電解液體系在鎂金屬負極上有害的分解反應,而且促進了均勻的鎂沉積行為,抑制電池內短路的發生。更為重要的是,改性后鎂金屬負極匹配各種轉化型正極后的全電池性能都表現優異,證明了該保護層的實用化價值。

    鉍基人工界面保護層的作用機制

    \

      進入21世紀以來,人們對于可持續性儲能電池的需求日益增長,對電池能量密度和安全性能提出了越來越高的要求。在眾多金屬負極二次電池中(鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋅等),鎂負極擁有不易長枝晶、高體積比容量(3833 mAh cm-3)、高儲量(地殼豐度2.3%)、低成本和高安全等諸多優勢。因此,可充鎂金屬電池是一種極具開發潛力的低成本、高性能的新型電池體系。然而,由于鎂金屬負極表面極易形成阻礙鎂離子傳導的界面鈍化層,所以開發與鎂金屬負極兼容的新型電解液體系,以及精準調控鎂金屬負極的界面相組成,對于可充鎂金屬電池的實用化進程至關重要。

      近來,青島科技大學化學院副教授周新紅團隊在鎂金屬負極表面成功設計并構筑了一種鉍基人工界面保護層,該保護層不僅有效抑制了常用鎂電解液體系在鎂金屬負極上有害的分解反應,而且促進了均勻的鎂沉積行為,抑制電池內短路的發生。更為重要的是,改性后鎂金屬負極匹配各種轉化型正極后的全電池性能都表現優異,證明了該保護層的實用化價值。

      除了上述最新成果,近年來,周新紅團隊及其合作者們在高性能及高安全的可充鎂電池研究方向上做了大量系統深入的前瞻性研究,尤其在新型鎂電解質體系開發和鎂金屬負極界面改性兩大方向都取得了重要的階段性進展,得到了國際同行的高度認可。

      在新型鎂電解質體系方面:周新紅團隊及其合作者創新性地提出了硼基大陰離子鎂鹽的設計理念,并以此為指導,合成得到一系列具有高離子電導率、非親核性和寬電化學窗口等優異性能的鎂電解液體系。同時,基于團隊自己開發的硼基鎂電解液,構建了高能量密度的鎂-硫、鎂-硒電池體系,實現了高倍率、長循環的優異電池性能。此外,研究人員通過硼氫化鎂與聚四氫呋喃端羥基的原位交聯反應,在玻璃纖維骨架上構建了一種能夠可逆地沉積溶解鎂的凝膠聚合物電解質體系。該凝膠電解質不僅能在寬溫區(-20℃~60℃)內正常工作,并且展現出優異的安全性能。

      在鎂金屬負極界面研究方面,周新紅團隊首次發現一種純鋰鹽電解液體系能直接用作導鎂電解液,并首次證實了,在電化學循環過程中,伴隨著部分鋰鹽的分解,鎂金屬負極表面原位形成了穩定的導鎂固體電解質界面相,引起研究人員們的廣泛關注。另外,基于鋁中心陰離子鎂鹽設計,通過陰離子-溶劑配位作用來調控分子軌道能級,成功構建了穩定的導鎂固體電解質界面相,極大地提高了電池的可逆性以及長循環穩定性。

      雖然可充鎂電池體系的研究尚處于應用基礎階段,但周新紅在該方向上的深入工作為未來低成本電池體系的發展提供了新思路和新方向。上述研究工作得到了國家自然科學面上基金和青島儲能產業技術研究院的重點基金的大力支持。

    (責編:yangbo)
    全部評論0條評論
    精彩評論

    21世紀經濟報道:大灣區“地下城”建設提速 地下工程裝備企業加速聚焦成套解決方案

    秉承“先導式創新”理念,經過二十多年的積淀與發展,山河智能形成了涵蓋“建筑基礎裝備”和“地下空間裝備”的地下工程裝備產品集群,長期以來堅持以工程牽引裝備研制、以裝備支撐工程實現,通過裝備、工程、工法協同創新,研發出二十余款、超百種型號的地下工程裝備,為解決地下工程施工中的關鍵技術及成套裝備問題,提供綜合解決方案,整體技術水平與產品系列完善程度處于世界領先地位。