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新型镁基双离子电池面世

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-07  来源:科技日报
6日,记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,来自该研究院等单位的研究人员,成功研发出了一种基於不溶性有机负极材料的新型镁基双离子电池(Mg-DIB)。相关研究成果发表於国际顶级能源材料期刊《能源存储材料》上。

近年来,锂离子电池已广泛应用於消费类电子设备、新能源汽车及储能等领域。但是,锂资源储量有限且分布不均,难以满足未来社会对大规模储能的低成本要求。镁离子电池由於具有高容量、储量丰富等优势,在大规模储能领域具有良好的应用前景。“然而,金属镁负极在有机电解液中易发生钝化,导致镁离子不能可逆沉积/溶解,此外尚缺乏可逆脱嵌镁离子的正极材料,使得镁电的发展受到制约。”论文通讯作者之一、中科院深圳先进技术研究院研究员唐永炳说。

与传统的无机电极材料相比,有机电极材料由於其官能团与离子之间的温和氧化还原反应,表现出极具潜力的储镁能力。同时,如能结合双离子电池的工作机制,利用阴离子插层石墨正极的高反应电位和快速的阴离子扩散动力学,将极大提高镁离子电池的工作电压及电化学性能。

鉴於此,研究人员研发出了一种新型的镁基双离子电池,其采用3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PTCDI)小分子有机材料作为负极,膨胀石墨作为正极,含有镁盐的离子液体作为电解液。研究结果表明,该镁基双离子电池具有优异的倍率性能和循环性能,20C的高倍率充放电容量保持率为85%,在5C倍率下循环500次后的容量保持率为95.7%。唐永炳表示,该工作拓宽了镁离子电池电极材料的选择范围,并为新型储能器件的发展提供了新的思路。
 
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