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 據(jù)外媒報(bào)道，由美國(guó)圣母大學(xué)（University of Notre Dame）化學(xué)和生物分子工程系教授Jennifer L. Schaefer領(lǐng)導(dǎo)的研究人員，分析了鎂離子導(dǎo)電固體聚合物電解質(zhì)如何在兩個(gè)獨(dú)立的電池系統(tǒng)中工作。
Schaefer表示：“為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸電氣化，開(kāi)發(fā)可再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)，需要改進(jìn)儲(chǔ)能設(shè)備。為了滿足這些需求，除鋰離子電池之外的其他電池系統(tǒng)受到關(guān)注。在這些電池系統(tǒng)中，可充電鎂金屬電池系統(tǒng)頗具吸引力，因?yàn)殒V儲(chǔ)量豐富，而且金屬鎂負(fù)極具有高體積容量。”
離子電池中包括正、負(fù)極和電解質(zhì)。通常情況下，電解質(zhì)是一種溶解在液體中或分散在凝膠中的鹽，將兩個(gè)電極連接起來(lái)。向電極施加電荷時(shí)，會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將分子分裂成基本成分。這些成分，通常是原子離子和電子，分別移動(dòng)至相反的電極，以一種方式重新組合，要么向連接的設(shè)備釋放能量，要么從電源吸收能量。

據(jù)介紹，帶有非液體電解質(zhì)的鎂金屬電池一直未得到充分研究，因其存在嚴(yán)重的離子傳輸和/或界面化學(xué)問(wèn)題。帶有液體電解質(zhì)的鎂金屬電池前景較好，但也面臨著與鋰離子電池相同的問(wèn)題，包括揮發(fā)性、易燃性和可能出現(xiàn)泄漏，以及腐蝕性和/或可逆性問(wèn)題。

Schaefer表示：“與液體電解質(zhì)相比，固體聚合物電解質(zhì)具有更高的熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)，相對(duì)于無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)，固體聚合物電解質(zhì)的成本和密度更低，具有潛在的優(yōu)勢(shì)。雖然鋰離子導(dǎo)電固體聚合物電解質(zhì)已得到廣泛研究，但關(guān)于鎂離子導(dǎo)電版本的成功報(bào)道相對(duì)較少。”

在這種情況下，對(duì)這類系統(tǒng)中離子如何反應(yīng)和傳輸?shù)牧私庖灿邢?。該研究團(tuán)隊(duì)分析了如何通過(guò)聚合物中的鎂基鹽制成鎂聚合物電解質(zhì)PCL-PTMC，并與普通的聚醚電解質(zhì)進(jìn)行比較，探討兩種電解質(zhì)與鎂金屬負(fù)極的接觸情況。通過(guò)光譜技術(shù)檢測(cè)每種電解質(zhì)的離子形態(tài)，結(jié)果表明PCL-PTMC中的鎂離子以離子絡(luò)合物的形式存在，與其他離子鍵合，而不是以游離鎂離子的形式存在。

“如之前的鋰鹽報(bào)道，PCL-PTMC中帶正電荷的離子與聚合物鏈之間的相互作用，要弱于其他聚合物。”Schaefer指出，較弱的相互作用可以改善帶正電荷離子的傳導(dǎo)。“然而，含有鎂PCL-PTMC電解質(zhì)的電芯極化，導(dǎo)致產(chǎn)生高度分散的、呈顆粒狀的沉積物。”

研究人員推斷，通過(guò)光譜識(shí)別出來(lái)的鎂絡(luò)合物參與傳導(dǎo)后在電極上分解，從而抑制電極進(jìn)一步相互作用。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)探討其他鹽類，以及其他電解質(zhì)界面，以避免鎂電極受到不良化學(xué)沉積的影響。

Schaefer表示，未來(lái)的工作將集中在克服界面問(wèn)題和量化鎂傳導(dǎo)的方法上。

原標(biāo)題：美國(guó)圣母大學(xué)開(kāi)發(fā)非鋰離子電池系統(tǒng) 為下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)供電