新型鎂基雙離子電池面世

來自中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等單位的研究人員，成功研發(fā)出了一種基于不溶性有機(jī)負(fù)極材料的新型鎂基雙離子電池(Mg-DIB)。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際頂級能源材料期刊《能源存儲材料》上。

近年來，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子設(shè)備、新能源汽車及儲能等領(lǐng)域。但是，鋰資源儲量有限且分布不均，難以滿足未來社會(huì)對大規(guī)模儲能的低成本要求。鎂離子電池由于具有高容量、儲量豐富等優(yōu)勢，在大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。“然而，金屬鎂負(fù)極在有機(jī)電解液中易發(fā)生鈍化，導(dǎo)致鎂離子不能可逆沉積/溶解，此外尚缺乏可逆脫嵌鎂離子的正極材料，使得鎂電的發(fā)展受到制約。”論文通訊作者之一、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員唐永炳說。

與傳統(tǒng)的無機(jī)電極材料相比，有機(jī)電極材料由于其官能團(tuán)與離子之間的溫和氧化還原反應(yīng)，表現(xiàn)出極具潛力的儲鎂能力。同時(shí)，如能結(jié)合雙離子電池的工作機(jī)制，利用陰離子插層石墨正極的高反應(yīng)電位和快速的陰離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)，將極大提高鎂離子電池的工作電壓及電化學(xué)性能。

鑒于此，研究人員研發(fā)出了一種新型的鎂基雙離子電池，其采用3,4,9,10-苝四羧酸二酰亞胺(PTCDI)小分子有機(jī)材料作為負(fù)極，膨脹石墨作為正極，含有鎂鹽的離子液體作為電解液。研究結(jié)果表明，該鎂基雙離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，20C的高倍率充放電容量保持率為85%，在5C倍率下循環(huán)500次后的容量保持率為95.7%。唐永炳表示，該工作拓寬了鎂離子電池電極材料的選擇范圍，并為新型儲能器件的發(fā)展提供了新的思路。