要实现低碳社会,既要有效利用自然能源,又要将产生的能源储存起来。目前,锂离子电池的能量密度最高,但也面临着长期稳定供应等资源问题。
镁二次电池作为不依赖锂资源的下一代电池设备之一,近年来受到了人们的广泛关注。然而,目前对阳极材料的研究大多局限于充电用的镁金属。(反应:Mg沉积/放电反应:Mg溶出)。
因为在充电过程中,镁不会像针一样生长,所以从根本上避免了锂金属负极内部短路、电池热失控等问题。此外,金属镁具有较高的理论容量(2205 mA h g),是一种极具潜力的负极材料-1).但由于Mg金属表面是通过电解液的分解钝化的,因此在充放电过程中不易反复引起Mg的可逆沉积-剥离反应。目前的研究主要集中在电解液、溶剂和盐的组成上,以便能够高效、可逆性地进行该反应。如果毫克2+可以插入石墨层之间的成分达到MgC6和李的方式一样+因此两个电子同时移动,就有可能获得两倍的容量(744 mA h g)-1)。这种电化学反应如果能够实现,将是极具吸引力的。
典型的电化学测试的活性物质(离子存储容量评估测试)通常是使用一个二电极细胞执行与工作电极(一个干膏的多孔电极活性材料、粘结剂、导电添加剂)和一个反电极(在这种情况下,金属毫克)作为离子供应。欧洲杯足球竞彩为了正确地掌握由活性材料组成的工作电极的电位信息,可以使用参比电极在三电极池中进行测试。氧化反应和还原反应总是成对发生。换句话说,在上述两电极池即工作电极中石墨充电时,需要Mg金属进行对电极的剥离(氧化反应)(还原反应/ Mg)2+插入反应)。
另一方面,有报道称,Mg的沉积和溶出反应伴随着较大的过电位。因此,神州大学工学院材料化学系的清水正弘助理教授和喜井进教授领导的研究小组表示:欧洲杯足球竞彩“我们考虑到一个事实,我们可能忽略了Mg2+在使用双电极池的测试中,没有插入石墨层之间是对电极Mg金属的剥离反应没有进行充分。对镁的电化学插入进行了一些研究2+在石墨层之间,尽管数量很少。然而,当插入量转化为容量时,它约为~ 30 mA h g-1.此外,Mg2+是插入层之间没有充分显示。通过对试验条件的回顾和对石墨连续施加还原电流,可以电化学地插入Mg2+在石墨层之间,即使它不是Mg2+单独存在,但被作为配体的溶剂包围。结果表明,随着插层反应的进行,石墨的级结构发生了变化,石墨呈蓝色。由于到目前为止还没有显示这些情况,因此我们能够通过检查试验条件来显示石墨镁二次电池负极的可能性,这是本研究的一个显著成果。”
solvent-incorporated毫克2+在大气中很活跃,所以很难追踪它的结构变化和反应。此外,由于Mg及其电解质受到水的不良影响,这引发了副作用,很难彻底地进行测试,确保水分被充分地去除。然而,该研究小组证实,Mg2+可以电化学插入石墨层之间,即使溶剂包围它作为配体,石墨变成蓝色插入反应。他们成功地获得了相对较大的可逆容量(放电容量)~ 200 mA h g-1.
目前,Mg2+石墨层间的电化学存储仅限于在溶化Mg状态下的插入2+是配体,而不是离子。本研究证实插层反应具有良好的重现性,但此时的脱插(相当于放电反应)反应不易进行。即使病情恶化,也会在几个周期内恶化。除非这能被有效和可逆地推进,否则它将不能作为负极活性材料。此外,由于层数(存储空间)有限,研究小组认为通过插入Mg可以获得更高的充放电容量2+用配体取代体积较大的离子态。神州大学的研究小组旨在解决上述问题。
资料来源:https://www.shinshu-u.ac.jp/english/