KIST团队开发出镁金属活化策略 可使镁电池高效运行

6月16日，由韩国科学技术研究院（KIST）储能研究中心的Minah Lee博士领导的研究团队开发出镁金属的化学活化策略，使镁电池能够在不含腐蚀性添加剂且可量产的普通电解液中高效运行。相关论文发表于期刊《ACS Nano》。 图片来源：KIST随着电动汽车和储能系统（ESS）市场的快速增长，对锂离子电池的需求也呈爆炸式增长，但由于锂和钴等原材料的供需主要取决于部分特定国家，因此存在很大风险。目前，对于下一代二次电池的研究正在积极开展，且利用地壳中丰富的镁的二次电池也受到诸多关注。镁二次电池利用二价离子Mg2+而不是单价碱金属离子如锂，预计将具有高能量密度。直接利用镁金属作为负极可以获得最高的能量密度，其体积容量是锂金属的1.9倍左右。尽管如此，但由于镁金属与电解质具有反应，使其难以有效地充电和放电，因此很难实现商业化。KIST研究人员开发出诱导镁金属高效充电和放电反应的技术，为镁二次电池的商业化开启了可能性。与之前利用腐蚀性电解质促进镁充电和放电的研究不同，研究人员使用了一种与现有商业电解质成分相似的普通电解质，从而可以使用高压电极，并最大限度地减少电池组件的腐蚀。 图片来源：KIST通过在电池组装之前将用作阳极的镁金属浸入反应性烷基卤化物溶液中，该团队在镁表面合成了一种具有基于镁烷基卤化物低聚物的新型组合物的人工保护层。 研究人员发现，选择特定的反应溶剂有助于在镁表面形成纳米结构，进而促进镁的溶解和沉积。基于此，研究人员抑制了与电解质的非必要反应，并通过纳米结构最大化反应面积，以诱导高效的镁循环。 图片来源：KIST应用该技术，镁金属在无腐蚀性添加剂的普通电解液中充放电时，过电位可从2V降低到0.2V，库仑效率可从10%提高到99.5%。该团队展示了活性镁金属可进行稳定的990次以上的充放电循环，证实镁可充电电池可以在可量产的常规电解质中运行。KMinah Lee博士表示：“这项工作为现有的镁二次电池研究提供了一个新的方向，从而增加基于适用于储能系统（ESS）的普通电解质的低成本、高能量密度镁二次电池的可能性。”