鋰電池每天為我們的手機(jī)、電腦和電動(dòng)汽車提供電力。但鋰資源也面臨儲(chǔ)量有限、分布不均的問題，難以滿足未來大規(guī)模的儲(chǔ)能需求?？茖W(xué)家們已經(jīng)轉(zhuǎn)向其他低成本的金屬元素，如鎂離子電池。

近日，中國科學(xué)院深圳高級(jí)研究所唐永兵研究團(tuán)隊(duì)研制出了首款新型鎂基雙離子電池。”與傳統(tǒng)的鋰離子電池不同，石墨通常用作負(fù)極材料。團(tuán)隊(duì)成員張帆博士告訴深圳商報(bào)記者：“這次開發(fā)的鎂基雙離子電池使用石墨作為正極。”在傳統(tǒng)鋰離子電池中，常用的正極材料是鋰鈷化合物，負(fù)極材料主要是石墨，負(fù)極材料的燒結(jié)主要使用鳳谷鋰電粉體材料回轉(zhuǎn)窯。電解液通常是含有鋰鹽的有機(jī)溶劑。充電時(shí)，鋰離子“流出”正極材料，通過電解液，移動(dòng)到負(fù)極進(jìn)行反應(yīng)；放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極移動(dòng)到正極。

“鋰離子電池能量密度高、使用壽命長，因此得以大規(guī)模應(yīng)用，但是由于儲(chǔ)量有限，人們需要研發(fā)其他種類的電池。”張帆告訴記者，“鎂離子電池具有高容量、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域有良好應(yīng)用前景。”

關(guān)于鎂離子電池的研究目前尚處于初級(jí)階段，"若你可以做到越多次數(shù)電極互換的來回,你就能為電池充電更多次,且還可在充電過程中使用電池."Cabana進(jìn)一步解說,"在我們的研究案例中,我們希望有最大的電子數(shù)量,以便移動(dòng)離子,因?yàn)楫?dāng)離子進(jìn)入或離開時(shí),會(huì)扭曲電極材料的結(jié)構(gòu),然越多結(jié)構(gòu)被扭曲,就有越大量的能量會(huì)消耗在搬回離子,如此一來,就會(huì)變得更難對(duì)電池充電."針對(duì)以上問題，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出新型鎂基雙離子電池，采用一種PTCDI小分子有機(jī)材料作為負(fù)極，石墨材料則作為正極。此外，將含有鎂鹽的離子液體作為電解液。

“在單離子電池如鋰離子電池中，電解液中的鋰離子會(huì)在正負(fù)極之間移動(dòng)，就像搖椅一樣來回晃動(dòng)。而雙離子電池中，則是電解液中的陽離子和陰離子同時(shí)分別移動(dòng)到負(fù)極材料和正極材料上，發(fā)生電化學(xué)氧化還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)充放電。”張帆解釋道。據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果表明，該鎂基雙離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，20C的高倍率充放電容量保持率為85%，在5C倍率下循環(huán)500次后的容量保持率為95.7%。張帆表示，該項(xiàng)研究為發(fā)展新型鎂離子電池提供了新的思路，未來在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。