高比エネルギー有機マグネシウム電池研究の進歩

蓄電池のサイクル寿命の大規模なエネルギー貯蔵装置、電力密度、コスト、安​​全性などの高い要件のスマートグリッド用途で表される。室温で、マグネシウム系二次電池は、負極として金属マグネシウムの一種であります電気化学エネルギー貯蔵システム、クラスト豊富な埋蔵量を有する負電極、電気化学的サイクリングない樹状突起形成時に、ボリューム容量(3833ミリアンペア時/ cm 3で)より大きい低コスト(5%未満のマグネシウム金属リチウム価格の価格)、等利点は、リチウムイオンよりもわずかに約0.6 Vより高い理論とマグネシウムイオンの還元電位、限り構造的枠組みが適用として用いた正極、マグネシウム系電池とリチウムイオン電池は、かなりのエネルギー密度を維持することができる。また、マグネシウムイオンを可逆的に安定であることが堆積は/リリースは、電解質が消費を低減する負極端子の体積膨張を抑制するのに役立ち、著しく改善サイクル寿命と電力密度マグネシウム系電池。ため、マグネシウム系電池は、エネルギー密度を犠牲にすることなく行うことができ、次世代のエネルギー貯蔵システムインジケータの要件。

ナノ構造のロジン系大容量有機マグネシウム電池をベースにしたマグネシウム二塩電解質の活性化

(代わりにマグネシウムイオンの)リチウムイオンによって支配しかし、格子遅い移動及び無機マグネシウム内の低理論容量等の欠点が依然としてマグネシウム電池の枠により制限されるが広く用いられているリチウムビスマグネシウム塩電解質システムは、正極格子に埋め込むことができます乏しいマグネシウムイオン動力学的特性の欠点を回避するために、サイクルの負の端子に金属マグネシウムの安定性を犠牲にすることなく、正極端活性化速度を達成するために、大幅にマグネシウム電池の正極材料の選択範囲を広げる。最近、科学上海の中国科学院チーリン・リケイ酸塩の研究者チームは、関連する結果は米国化学会の中で発表された緑の再生可能ベンガル塩(例えばNa2C6O6を)。バラの正極を使用したマルチ電子反応有機マグネシウム電池を活性化ビスのカテゴリに塩電解質を主導しました出版物ACS Nano(DOI:10.1021 / acsnano.7b09177)。

酸化還元反応部位としてナノ構造のカルボニル基(C = O)の高い密度での有機系は、さらにあってもよい配線(RGOの)酸化グラフェンを還元することによって、350〜400ミリアンペア時/ gの可逆容量(3つの電子移動)まで達成することができ電気化学的性能は、2.5 / gの(5 C)及び5A / gの電流密度で、その容量(10 C)で、高倍率を達成し、それぞれ、依然として200及び175ミリアンペア時/ gであり、高レート性能上の利点を維持することができます高電流および長いサイクルマグネシウムアノードの条件下まだデンドライト形成。Na2C6O6におけるリチウムの拡散の高い固有の係数から、この優れた性能上の利点(10-12-10-11cm2 / S)及び擬似貢献の60%以上、よりC6O6は粒剥離層阻害し(Na-OCおよびMg-OCすることによって達成される)非固体リチウムピン止め効果は、少なくとも600回の充放電サイクルまで達成した。有機マグネシウム電池の正極活物質のエネルギーを密度は500Wh / kgを超えることができ、4000W / kgを超える出力密度を許容することができ、この性能は無機構造に基づく高電位埋め込み陰極材料のレベルを超える。

チームは長期的な研究戦略電池ダイナミクスは、予め埋め込まれたアニオン活性化、フッ化マグネシウム露出グラフェン電池の反応中心を開発した改善されたマグネシウム系に取り組んで(広告主。FUNCT。マーテル。2015、25、6519から6526)を開発マグネシウム系質量ポリスルフィドシフト反応に基づいてバッテリの複塩は、(AdvFunctマーテル。2015、25、7300から7308まで)、高倍率、長期循環方法のMg-S細胞(広告主マーテル。2018、30、提案しました1704166)。

研究成果は、国立キーR&Dプログラム、中国自然科学財団、中国科学アカデミー100人計画、上海Qianrenプロジェクトからの資金と支援を受けています。

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