负极材料 用在正极是否现实
发布时间：2020/06/24 11:10:18 访问量：2777 次
锂电池每天为我们的手机、电脑和电动汽车提供电力。但锂资源也面临储量有限、分布不均的问题，难以满足未来大规模的储能需求。科学家们已经转向其他低成本的金属元素，如镁离子电池。
近日，中国科学院深圳高级研究所唐永兵研究团队研制出了首款新型镁基双离子电池。”与传统的锂离子电池不同，石墨通常用作负极材料。团队成员张帆博士告诉深圳商报记者：“这次开发的镁基双离子电池使用石墨作为正极。”在传统锂离子电池中，常用的正极材料是锂钴化合物，负极材料主要是石墨，负极材料的烧结主要使用凤谷锂电粉体材料回转窑。电解液通常是含有锂盐的有机溶剂。充电时，锂离子“流出”正极材料，通过电解液，移动到负极进行反应；放电时，锂离子从负极移动到正极。
“锂离子电池能量密度高、使用寿命长，因此得以大规模应用，但是由于储量有限，人们需要研发其他种类的电池。”张帆告诉记者，“镁离子电池具有高容量、储量丰富等优势，在大规模储能领域有良好应用前景。”
关于镁离子电池的研究目前尚处于初级阶段，"若你可以做到越多次数电极互换的来回,你就能为电池充电更多次,且还可在充电过程中使用电池."Cabana进一步解说,"在我们的研究案例中,我们希望有最大的电子数量,以便移动离子,因为当离子进入或离开时,会扭曲电极材料的结构,然越多结构被扭曲,就有越大量的能量会消耗在搬回离子,如此一来,就会变得更难对电池充电."针对以上问题，团队研发出新型镁基双离子电池，采用一种PTCDI小分子有机材料作为负极，石墨材料则作为正极。此外，将含有镁盐的离子液体作为电解液。
“在单离子电池如锂离子电池中，电解液中的锂离子会在正负极之间移动，就像摇椅一样来回晃动。而双离子电池中，则是电解液中的阳离子和阴离子同时分别移动到负极材料和正极材料上，发生电化学氧化还原反应，从而实现充放电。”张帆解释道。据悉，团队的研究结果表明，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%。张帆表示，该项研究为发展新型镁离子电池提供了新的思路，未来在大规模储能领域具有应用前景。
