研究人員為鎂離子電池找到了一種高效的固態電解質
時間:2017-11-29 16:07來源:cnBeta 作者:綜合報道
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通過在核磁共振實驗室進行的實驗，研究人員們證明了新材料是鎂離子的一種高效導體（via：阿貢國家實驗室）
雖然我們隔三差五就能聽到有關“電池技術突破”的新聞，但鋰離子電池依然是當前使用最廣、綜合表現最佳的選擇。不過最近，麻省理工博客里實驗室和阿貢國家實驗室的一支研究團隊，已經開發出了一種新型固態材料。它似乎是鎂離子的一種絕佳導體、有望用于打造更安全和高效的電池。鋰電池被用于從手機到電動汽車等各個領域，雖然這種金屬材料服務得很好，但在效率和價格上仍有很大的改進空間。
作為對比，鎂元素的能量密度更高、在自然界中的儲量也更多，因而很有希望拿來打造更加便宜和更容易生產的電池。然而要在電池中使用鎂這種金屬的話，還得邁過電解質這個絆腳石。
其負責在電池的陰極和陽極之間傳遞電荷，雖然近期豐田和 KIT 都專注于研發更好的液體電解質，但它們都有腐蝕電池的其它部位的傾向。于是我們轉念一想，為什么不嘗試其它類型的電解質呢？
論文合著者 Gerbrand Ceder 表示：鎂基電池是一項全新的技術，它沒有任何好用的液體電解質。所以我們想到，為什么不換用一種固態的電解質呢？
好消息是，他們真的研制出了一種名叫“硒化鈧鎂尖晶石”（magnesium scandium selenide spinel）的新材料。這種固態電解質允許鎂離子輕松穿透，且其導電性甚至媲美某些鋰電池中所使用的固態電解質。
最初的理論研究已經預測了不錯的結果，為了驗證，研究團隊對其進行了核磁共振（NMR）光譜實驗。該儀器能夠檢測鎂（或鋰）離子是否穿透物質，然而由于新材料有些復雜且缺少參考，導致他們難以解釋數據結果。
研究一作 Pieremanuele Canepa 表示：除了傳統的電化學表征之外，這些發現只有結合多種技術方法才能說得通（阿貢實驗室的固態核磁共振和同步測量）。
即便如此，在將這種鎂基新材料用于打造真實的電池之前，還有一些問題需要解決。比如當前仍有少量的電子泄露，需要改進電子遷移率。不過固態電池在商用之后，其安全性還是較傳統液體電解質電池高出不少。
有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。
[編譯自：New Atlas , 來源：Lawrence Berkeley National Laboratory]
(責任編輯：admin)
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