高能量密度新型二次鎂電池有望替代鋰離子電池

來源：存能電氣  日期：2020-04-22 16:36  瀏覽量：次

高能量密度新型二次鎂電池有望替代鋰離子電池。由于鎂電池毒性低容易實現逆轉反應，使人們對利用鎂作為高能量密度可充電電池的陽極材料產生了極大的興趣，但由于缺乏合適的互補型陰極和電解液很難實現。目前二次電池行業主要以鋰離子電池為主，但此類電池的能量密度和電力存儲能力有限。有人表示新型二次鎂電池作為高能量密度的二次電池有能力替代鋰離子電池。

高能量密度新型二次鎂電池有望替代鋰離子電池

新型二次鎂電池是以鎂為負極，某些金屬或非金屬氧化物為正極的原電池。現有品種中，有與普通鋅錳干電池相似的隨時可以放電的鎂錳干電池；還有干燥狀態下可長期儲存，臨用時加水使之活化而可隨即使用的儲備型電池。

新型二次鎂電池是低成本電池無鉛化的另一重要解決方案，然而目前的瓶頸問題在于缺乏穩定、無腐蝕性、寬電位窗口電解液體系。提出的硼基大陰離子鎂基電解質的設計理念合成了具有高離子電導率、非親核性、寬電化學窗口等優異性能的鎂系電解質體系，構建了高能量密度鎂電池體系，該新型鎂二次電池設計理念為未來低成本電池的發展提供了新思路和方向。

高能量密度新型二次鎂電池與鋰離子電池相比

1、鎂不如鋰活潑易于加工操作，鎂暴露在空氣也比鋰安全，而且鎂電池沒有類似鋰電池的枝晶生長的問題；

2、鋰的熔點約為180攝氏度，而鎂的熔點高達約650攝氏度，因而更為安全；與鋰離子電池相比其充電量和放電電壓更高，而成本則低得多；

3、鎂的蘊藏量也比鋰豐富得多是后鋰時代重要候選材料之一，新型二次鎂電池比鋰離子電池儲能效率更高、更便宜、更安全，鎂電池的廣泛可用性對推動電動汽車和分布式儲能技術發展具有決定性作用；

4、新型二次鎂電池具有能量高、體積小、重量輕、容量大、貯存壽命長、工作度范圍寬、應用領域廣、性價比優勢大、環保無污染、可二次回收的特點；

5、鋰離子電池的限制因素之一就是它的陽極，出于安全考慮鋰離子電池中必須使用低容量的碳棒，因為純鋰材料的陽極能夠引發危險的短路甚至起火。相比之下鎂作為陽極更加安全，因此陰極材料與鎂搭配會讓電池體積更小但儲存能力更強。

人們對新型二次鎂電池的研究還處于初級階段，所開發的正極嵌入材料并不多，而且大部分循環性能不佳。在電解液方面仍面臨如何提高電導率和穩定性的問題。因此尋找合適的電解質電解液體系和正極材料是新型二次鎂電池研究的關鍵。

盡管新型二次鎂電池的充電問題還在繼續研究，但不得不說新型二次鎂電池確實十分吸引人，除了安全性和能量密度更高之外地球上的鎂元素比鋰豐富約3000倍，且回收更簡單。因此新型二次鎂電池比鋰離子電池便宜，也有助于減少電池制造中對鋰原材料的依賴。同時用鎂開發出的蓄電池充電量和放電電壓更高，容量更大，比較容易實現小型化，因此有望成為替代鋰電池的新一代電池。