鉅大LARGE | 點擊量：714次 | 2021年11月13日
研究人員為鎂離子電池找到了一種高效的固態(tài)電解質(zhì)
雖然我們隔三差五就能聽到有關“電池技術突破”的新聞，但鋰離子電池依然是當前使用最廣、綜合表現(xiàn)最佳的選擇。不過最近，麻省理工博客里實驗室和阿貢國家實驗室的一支研究團隊，已經(jīng)開發(fā)出了一種新型固態(tài)材料。它似乎是鎂離子的一種絕佳導體、有望用于打造更安全和高效的電池。鋰離子電池被用于從手機到電動汽車等各個領域，雖然這種金屬材料服務得很好，但在效率和價格上仍有很大的改進空間。
通過在核磁共振實驗室進行的實驗，研究人員們證明了新材料是鎂離子的一種高效導體（via：阿貢國家實驗室）
作為比較，鎂元素的能量密度更高、在自然界中的儲量也更多，因而很有希望拿來打造更加便宜和更容易生產(chǎn)的電池。然而要在電池中使用鎂這種金屬的話，還得邁過電解質(zhì)這個絆腳石。
其負責在電池的陰極和陽極之間傳遞電荷，雖然近期豐田和KIT都專注于研發(fā)更好的液體電解質(zhì)，但它們都有腐蝕電池的其它部位的傾向。于是我們轉(zhuǎn)念一想，為何不嘗試其它類型的電解質(zhì)呢？
論文合著者GerbrandCeder表示：鎂基電池是一項全新的技術，它沒有任何好用的液體電解質(zhì)。所以我們想到，為何不換用一種固態(tài)的電解質(zhì)呢？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
好消息是，他們真的研制出了一種名叫“硒化鈧鎂尖晶石”（magnesiumscandiumselenidespinel）的新材料。這種固態(tài)電解質(zhì)允許鎂離子輕松穿透，且其導電性甚至媲美某些鋰離子電池中所使用的固態(tài)電解質(zhì)。
最初的理論研究已經(jīng)預測了不錯的結(jié)果，為了驗證，研究團隊對其進行了核磁共振（NMR）光譜實驗。該儀器能夠檢測鎂（或鋰）離子是否穿透物質(zhì)，然而由于新材料有些復雜且缺少參考，導致他們難以解釋數(shù)據(jù)結(jié)果。
研究一作PieremanueleCanepa表示：除了傳統(tǒng)的電化學表征之外，這些發(fā)現(xiàn)只有結(jié)合多種技術方法才能說得通（阿貢實驗室的固態(tài)核磁共振和同步測量）。
即便如此，在將這種鎂基新材料用于打造真實的電池之前，還有一些問題要解決。比如當前仍有少量的電子泄露，要改進電子遷移率。不過固態(tài)電池在商用之后，其安全性還是較傳統(tǒng)液體電解質(zhì)電池高出不少。
有關這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《自然通訊》（NatureCommunications）期刊上。
