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研究人员发现新型正极材料镁电池有望替代锂离子电池

时间:2022-11-05 08:09 点击次数:
  本文摘要:据外媒报导,现代生活对电的倚赖更加强劲,而对电力的大大市场需求也使得人们对更加环保、更加便携的能源需求更加低。尽管风能和太阳能电池板是十分有前景的替代能源,但是由于此类能源的产量不会不受外部因素影响,因而十分不可信。 因此,从能源配备和经济角度来看,高能量的二次电池(可充电电池或蓄电池)才是未来的发展方向。

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据外媒报导,现代生活对电的倚赖更加强劲,而对电力的大大市场需求也使得人们对更加环保、更加便携的能源需求更加低。尽管风能和太阳能电池板是十分有前景的替代能源,但是由于此类能源的产量不会不受外部因素影响,因而十分不可信。

因此,从能源配备和经济角度来看,高能量的二次电池(可充电电池或蓄电池)才是未来的发展方向。东京理科大学(TokyoUniversityofScience)的Idemoto教授率领一组研究员,通过制备一种新型电极材料(金属化合物),顺利反败为胜了离子的化学反应,解决问题了能源的浪费问题,为下一代可充电镁电池的生产奠下了最重要基础。

研究人员对该找到十分悲观,回应:“我们制备了一种岩盐,具备作为下一代二次电池负极材料的极大潜力。”电池是最热门的便携式能源,由三个基本部件构成–阳极、阴极和电解液,该三部分互相再次发生化学反应,阳极产生额外的电子(水解),电子被阴极吸取(还原成),从而产生水解还原成反应。

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由于电解液诱导了阳极和阴极之间的电子流一动,电子不会优先在外部电路流动,从而造成电流或“电”流动。当阴极/阳极中的材料无法再行吸取/开裂电子时,电池就“杀了”。但是,有些材料利用偏移运营的外部电力,需要反败为胜此类化学反应,从而使材料返回原本的状态,此类可充电电池即手机、平板电脑和电动汽车等设备中的电池。

东京理科大学的Idemoto教授及其同事制备了代替钴的MgNiO2材料,有潜力沦为新型阴极材料。Idemoto教授回应:“我们专心于用于多价镁离子作为可移动离子的可充电镁电池,未来将会构建能量密度低的下一代可充电电池。”最近,由于镁电池毒性较低、更容易构建反败为胜反应,使人们对利用镁作为低能量密度可充电电池的阳极材料产生了很大的兴趣。

但是,由于缺少适合的有序型阴极和电解液,很难构建。在标准实验室技术的基础上,研究人员利用“偏移共沉淀法”制备了此种新型盐,而且可从水溶液中萃取此种新型岩盐。为了研究提取盐的结构和晶格光学,研究人员使用了中子和实时X射线光谱学,换句话说,他们研究了粉末样品在中子或x射线太阳光下产生的衍射图样,同时,对岩盐种类展开理论计算出来和仿真,此类岩盐具备负极材料所需的“充放电不道德”,使得他们需要根据分解的100个平面有所不同候选结构中能量最平稳的结构,来确认镁、镍和钴正离子在岩盐结构中的排序。

除了结构分析,研究人员还用三极电池和未知的参照电极在各种条件下展开充放电测试,以理解岩盐作为镁充电电池负极材料的电化学性能,找到可以根据镁的成分和镍/钴的比例来掌控电池的特性。展开的结构和电化学分析使研究人员需要展出岩盐可作为负极材料,以及在有所不同环境下具备可靠性。目前,二次电池行业主要以锂离子电池居多,在汽车和便携式设备中用作电力存储。但是,此类电池的能量密度和电力存储能力受限。

然而,Idemoto教授回应,新型二次镁电池作为低能量密度的二次电池,有能力替代锂离子电池。


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