新しいデュアル-塩電解質有機マグネシウム電池
スマートグリッドに代表される大規模な{{0}}スケールのエネルギー貯蔵デバイスのアプリケーションは、エネルギー貯蔵バッテリーのサイクル寿命、電力密度、コスト、および安全性に対するより高い要件を提唱します。 室温の二次マグネシウム-ベースのバッテリーは、金属マグネシウムを負極とする一種の電気化学的エネルギー貯蔵システムです。 cm3）、電気化学的サイクリング中にデンドライトの形成はなく、マグネシウムイオンの理論的な還元電位はリチウムイオンのそれよりもわずか約0.6V高いだけです。 適切な正の構造フレームワークが使用されている限り、マグネシウム-ベースのバッテリーは、同等のエネルギー密度を持つ同じバッテリーを維持できます。 さらに、マグネシウムイオンの安定した可逆的な堆積/ストリッピングは、アノード端子の体積膨張を抑制し、電解質の消費を減らし、マグネシウム-ベースのバッテリーのサイクル寿命と電力密度を大幅に改善するのに役立ちます。 したがって、マグネシウム-ベースのバッテリーは、エネルギー密度を犠牲にすることなく、次世代-世代のエネルギー貯蔵システムのインデックス要件を満たすことができます。
ただし、マグネシウムイオンの-格子内移動が遅いことと、無機フレームワークの理論的容量が低いことの欠点は、マグネシウム電池の幅広い用途を制限します。 リチウム-マグネシウムダブル-塩電解質システムは、マグネシウムイオンの代わりに主要なリチウムイオンを正極格子に挿入することにより、安定性を犠牲にすることなく、正の極限動力学の活性化を実現できます。マグネシウム金属の負の極端なサイクリングプロセス、およびマグネシウムイオンの動力学の回避性能が低いという欠点は、マグネシウム電池のカソード材料の選択範囲を大幅に拡大します。 最近、中国科学院上海陶磁器研究所の研究者であるLi Chilinが率いるチームが、多電子反応のために二重-塩電解質によって活性化される有機マグネシウム電池のクラスを提案しました。
酸化還元反応サイトとして高密度のカルボニル基（C=O）を備えたナノ構造の有機システムは、最大350 - 400mAh / g（3つの-電子移動）の可逆容量を達成できます。酸化グラフェン（RGO）配線を削減することでさらに達成可能高い-レートの電気化学的性能、その容量は2.5A / g（5C）および5A / g（10C）の電流密度で200および175mAh / gに維持できます）、 それぞれ。 高い-レートのパフォーマンスは、大電流と長いサイクリングの恩恵も受けます。 これらの条件下では、マグネシウムアノードにデンドライトはまだ形成されていません。 この優れた性能は、Na2C6O6中のリチウムの高い固有拡散係数（10 - 12 - 10 - 11 cm2 / s）と、60％を超える疑似容量の寄与、より強い非-リチウムピン止め効果（Na-OCおよびMg-OCの実現による）は、粒子内のC6O6層の剥離を抑制し、最大600回の充放電サイクルを達成できます。 この有機マグネシウム電池のカソード活物質のエネルギー密度は500Wh / kgを超えることができ、4000W / kgを超える電力密度に耐えることができます。これは、無機構造に基づく高電位インターカレーションカソード材料のレベルを超えます。
チームは、マグネシウム-ベースのバッテリーの動的改善戦略の研究に長い間取り組んできました。 初期の段階では、陰イオンインターカレーション活性化と反応中心曝露を備えたフッ化マグネシウムグラフェン電池が開発され、大容量の-多硫化物変換反応に基づく二重-塩マグネシウム-ベースの電池が開発されました。開発されました。 、高-レート、長-サイクルMg - Sバッテリーの実現が提案されています。
