近日,韓國(guó)大學(xué)發(fā)布了一項(xiàng)新的研究成果,可以提高鎂陽(yáng)極
電池的安全性和可行性,以此替代鋰離子
電池。該研究團(tuán)隊(duì)利用操作數(shù)成像分析,闡明了鎂的生長(zhǎng)行為,并通過(guò)在基底上涂覆少量金來(lái)顯著抑制鎂枝晶的生長(zhǎng)。
目前,鋰離子電池應(yīng)用廣泛,但這類電池存在一些弊端,譬如,商用鋰離子電池采用了昂貴的材料,包括鋰和鈷。此外,由于鋰與水和氧氣的反應(yīng)性很強(qiáng),鋰離子電池的安全性是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
為了提高二次電池的成本競(jìng)爭(zhēng)力和安全性,研究人員進(jìn)行了多次嘗試,鎂已成為鋰的合適替代品。鎂在地殼中含量豐富,價(jià)格合理,對(duì)環(huán)境友好,與水和氧氣的反應(yīng)性較低。此外,鎂電極的容量為3833mAh/cm3,高于鋰電極(2093mAh/cm3)。由于鎂電池經(jīng)濟(jì)、安全,且容量高,鎂二次電池成為商業(yè)化鋰離子電池的一種有前途的替代品。
一般來(lái)說(shuō),帶有金屬電極的二次電池可以使用到其最大理論容量,但在充電/放電過(guò)程中的特定點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)樹枝狀結(jié)構(gòu)。眾所周知,鎂不存在樹枝狀生長(zhǎng),更適合用新一代二次電池。然而,最近的一些研究表明,在特定條件下,鎂也可能生產(chǎn)枝晶,因此,有必要做出相應(yīng)的研究,以制訂有效抑制鎂枝晶生長(zhǎng)的策略。樹突結(jié)構(gòu)需要加以抑制,以提高電池的安全性。
韓國(guó)大學(xué)工程學(xué)院化學(xué)與生物工程系的研究團(tuán)隊(duì),一直在努力解決這一問(wèn)題。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)電化學(xué)分析以及可見光和X射線成像等手段,分析鎂枝晶生長(zhǎng)的機(jī)制。
在該項(xiàng)目期間,在收集器上涂覆少量金以調(diào)節(jié)鎂枝晶生長(zhǎng),目的是擴(kuò)大鎂陽(yáng)極的應(yīng)用。該團(tuán)隊(duì)能夠驗(yàn)證鍍金集成器能夠抑制樹枝狀生長(zhǎng),即使在10mA/cm2的高電流密度下也可以抑制鎂枝晶。
該研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示:“擬議的鍍金途徑,展示了高能量密度鎂電池的巨大可能性。系統(tǒng)分析和抑制樹晶生長(zhǎng)會(huì)影響鎂,也會(huì)影響各種類型的新一代金屬電池。”
這項(xiàng)研究是由首爾國(guó)立大學(xué)團(tuán)隊(duì)以及韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所共同進(jìn)行。
(責(zé)任編輯:子蕊)
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