中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)電池的能量密度和安全性能提出了更高要求。由于鎂金屬具有體積比容量高、負(fù)極不生長(zhǎng)枝晶、地球儲(chǔ)量豐富和成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在低成本高性能電池領(lǐng)域擁有巨大的商業(yè)化潛力。然而，鎂二次電池的發(fā)展一直受限于電解液和正極材料的缺乏。廉價(jià)易得的硫作為一種被廣泛研究的轉(zhuǎn)換型電池正極材料，為鎂二次電池正極材料的開發(fā)帶來希望。利用鎂金屬作為負(fù)極、硫作為正極的鎂/硫電池體系理論能量密度高達(dá)1722Wh/kg，是目前商業(yè)化鈷酸鋰/石墨電池體系的四倍，是極具開發(fā)潛力的高比能量低成本的儲(chǔ)能電池體系。
近日，依托中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所建設(shè)的青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱“青島儲(chǔ)能院”），在前期關(guān)于鎂二次電池工作的基礎(chǔ)上，通過一步原位合成的方式，得到了一款新型有機(jī)硼酸鎂基電解液，有效地提升了鎂/硫電池的循環(huán)性能和倍率性能，有望將低成本高能量密度的鎂/硫電池體系推向?qū)嵱没嚓P(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Energy& Environment Science雜志上。
該研究利用硼酸三（六氟異丙基）酯（THFPB）、氯化鎂（MgCl2）和鎂粉作為原料，在乙二醇二甲醚（DME）溶劑中，通過一步原位反應(yīng)得到以[B(HFP)4]-為陰離子，[Mg4Cl6(DME)6]2+為陽離子的有機(jī)硼酸鎂基電解液。該電解液體系表現(xiàn)出優(yōu)異的鎂離子傳導(dǎo)性能：電化學(xué)窗口高達(dá)3.3V（vs. Mg），離子電導(dǎo)率高達(dá)5.58mS/cm，電沉積過電位僅0.11V，沉積溶解鎂的庫倫效率超過98%。此外，該電解液具有優(yōu)異的非親核特性，能很好地兼容硫正極。利用該電解液組裝的鎂/硫電池，在經(jīng)歷100次充放電循環(huán)后仍有1000mAh/g的放電比容量，在500mA/g的大電流充放電條件下，仍能夠正常工作，這是目前報(bào)道的鎂硫電池研究中最優(yōu)異的性能數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)單的合成方法和優(yōu)異的鎂硫電池性能，是該有機(jī)硼酸鎂基電解液的最大優(yōu)勢(shì)，這一研究成果將有望加快鎂/硫電池體系的實(shí)用化進(jìn)程。研究工作得到了國(guó)家杰出青年基金、青島市儲(chǔ)能基金和青島能源所“135”項(xiàng)目的支持。
青島能源所低成本高比能鎂/硫電池研究獲進(jìn)展
