據(jù)外媒報(bào)導(dǎo),燃料儲(chǔ)備結(jié)合探討中心(Joint Center for Energy Storage Research,JCESR)燃料部團(tuán)隊(duì)內(nèi)的科研人士發(fā)覺了一款導(dǎo)電性最快的鎂離子固態(tài)導(dǎo)體,向固態(tài)鎂離子電池的研發(fā)及生產(chǎn)又邁進(jìn)了一大步。 經(jīng)過大批的精準(zhǔn)測(cè)算,經(jīng)探討人士認(rèn)證在密排架構(gòu)(close-packed frameworks)下,鎂離子的流動(dòng)性相當(dāng)大(~?0.01–0.1? mS ?厘米-1 at 298?K),在硒化鈧鎂尖晶石(magnesium scandium selenide spinel)內(nèi)愈是如許。該理論估計(jì)值還表達(dá),在其它硒化物尖晶石中,鎂離子的流動(dòng)性可能也很高,這位實(shí)現(xiàn)其它固態(tài)鎂離子導(dǎo)體乃至研發(fā)全固態(tài)鎂電池(all-solid-state magnesium battery)打開了一閃期望之門。 美國(guó)燃料部(DoE)勞倫斯伯克利國(guó)度實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley National Laboratory)與阿貢國(guó)度實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)正著力于研發(fā)一款鎂電池,其能量密度要超出鋰電池,但該探討源于缺乏良沒有問題電解液而受阻,由于該電解液會(huì)腐蝕電池的其它部件。 相較于鋰,鎂有好多優(yōu)點(diǎn):平安性更高、礦藏資源豐富、總離子電量是鋰的兩倍、鎂電池的理論容積(theoretical volumetric capacity)要超出慣例的鋰電池。另外,鎂電池的陽(yáng)極采納了鎂金屬,其能量密度(~?3,830 ?Ah?l?1)比石墨陽(yáng)極的理論容積能量密度(~?700?Ah? l?1)及金屬(2,062? Ah ?l–1)高。 然則,Mg2+及其它多價(jià)陽(yáng)離子(multivalent cations)的流動(dòng)性不佳,從而對(duì)鋰離子、鈉離子電池陰極資料的研發(fā)形成作用。Mg流動(dòng)能力較差,也節(jié)制了固態(tài)屏蔽涂層(solid barrier coatings)的運(yùn)用,導(dǎo)致電解液對(duì)電極形成腐蝕,沒有辦法發(fā)揮防護(hù)效用。另一方面,全固態(tài)鎂電池的研發(fā)也遭到作用,而諷刺的是,該類電池卻恰好緩和當(dāng)今電池電解液的腐蝕難題。 該研發(fā)團(tuán)隊(duì)還包括麻省理工學(xué)院的科研人士,負(fù)責(zé)提供計(jì)算資源(computational resources),而阿貢國(guó)度實(shí)驗(yàn)室則提供了硒化鈧鎂尖晶石資料的焦點(diǎn)實(shí)驗(yàn)認(rèn)證,并就其構(gòu)造及功效做了書面歸檔。 阿貢國(guó)度實(shí)驗(yàn)室的探討化驗(yàn)師(research chemist)還發(fā)展了核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)光譜實(shí)驗(yàn),該類測(cè)試旨在應(yīng)用實(shí)認(rèn)證明鎂離子或能如理論探討估計(jì)的那樣,實(shí)現(xiàn)較高的離子流動(dòng)性。 |