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镁应用新方向:新型高倍率镁电池

2020-08-25

当今,锂离子电池在便携式电子设备、交通运输、环境保护及航空航天等领域得到极其广泛的运用,随着社会经济的日益发展,锂元素的有限储备与人们对锂离子电池的深入开发的需求之间的矛盾日益激烈,极大地限制了锂离子电池的发展;为满足今后大型动力电源和大规模储能系统的发展,寻求新型的能源与储能系统成为人们在储能领域中的研究热点。可充式镁离子电池在能源存储与转化领域中得到了越来越多的关注,镁元素地壳储备丰富、体积能量密度高、易处理加工、安全性高等特点,使得镁电池具有非常大的发展潜力。

与此同时,镁离子较高的核电荷数与离子半径的比值导致其具有较强的极化作用,与正极材料中离子的静电作用及主体材料中阳离子再分配会阻碍镁离子在正极材料中的可逆传输,因此探索具有可逆储镁的正极材料是镁电池发展的关键因素之一。转化机理型正极材料备受人们的关注,受到Li-S、Li-Se电池的启发,S、Se也被应用于开发高性能镁电池中,并取得了一定的进展,但其循环稳定性和倍率性能依然较差。而同为硫族元素的碲元素拥有较高的电子电导率有利于高倍率下电子的传输,与此同时,碲元素密度较大,具有较高的体积能量密度,且循环过程中的体积膨胀也较小,基于以上特点崔光磊研究员团队提出以碲作为镁电池正极材料。