蓋世汽車訊 據外媒報道,科爾多瓦大學(University of Córdoba,UCO)研究小組與廈門大學和保加利亞科學院(Bulgarian Academy of Sciences)在實驗室內聯合研究,發現使用新化合物(鎂和錳氧化物)作為陰極的鎂電池的可行性。
圖片來源:科爾多瓦大學
所有電池都由陽極、陰極和電解質組成,三者間可發生會釋放可用能量的化學反應。在此次研究中,研究人員使用金屬鎂作為陽極(電池的負極),因為金屬鎂比目前的鋰離子電池的負極容量更大,而且不會產生枝晶(影響電池安全的沉積物,導致電池短路)。
雖然金屬鎂可以使電池容量翻倍,但產生反應也更加困難。UCO研究員Gregorio Ortiz表示:“不是所有材料都可以和鎂一起使用,且同時需要理論和實踐的初步研究才能最終實現高效鎂電池。”因此,有必要將鎂金屬與合適的陰極(電池的正極)結合起來。此次研究中的陰極材料是鎂錳氧化物Mg2MnO4,能以穩定的結構呈現。
該化合物會引起還原和氧化(氧化還原)過程,并產生電池能量。在這個過程中,陰極金屬(錳)被還原并釋放電子給陽極金屬(鎂),陽極金屬接收并氧化。而離子轉移會通過連接陽極和陰極的電解質完成。在此次研究中,研究人員使用了一種非水電解質,可以在更高的電壓下工作。
該研究是2018年開始的一項研究項目的一部分,研究人員分別來自科爾多瓦大學、廈門大學和保加利亞科學院。這些研究人員將理論計算與實驗組件相結合,并使用X射線衍射、電子順磁共振、電子顯微鏡和光電子能譜等技術。研究人員證實,含有錳化合物的鎂電池可將容量提高到3.1 V,這意味著該電池在實驗室規模的能量密度為335 Wh/kg,是鋰離子電池能量密度的60%,而此前的研究從未超過最大值2.2 V。然而,研究人員還發現,在充電和放電循環中,電池的初始容量減少了一半。
但該研究獲得的結果表明實現高容量鎂電池還是有可能的。目前,該研究只在實驗室層面進行了測試,具體在規模量產的表現如何還需行業進行投資開發。
來源:蓋世汽車
作者:劉麗婷
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