鋰離子電池由于器具有的整體性能,在多個應用領域中仍然無可匹敵,從便攜式電子設備到蜂窩基站,鋰離子電池的廣泛應用就證明了這一點。然而,它們也有一些難以忽視的重要缺點。首先,鋰的價格相當昂貴,即使其開采速度非常快也于事無補。此外,鋰離子電池的能量密度不足以賦能電動汽車和重型機械。這些擔憂,再加上電池在被刺穿或高溫下極不安全的事實,促使科學家們尋找替代技術。
在被測試為可為充電電池有效能量載體的各種元素中,鎂(Mg)是一個很有前途的候選者。除了其安全性和豐富性外,鎂還有具有實現更高電池容量的潛力。然而,有些問題還是需要首先解決。這些包括鎂離子提供的低電壓窗口,以及在鎂電池材料中觀察到的不可靠的循環性能。
為了解決這些問題,由日本東京科學大學副校長兼教授Yasushi Idemoto領導的研究團隊一直在尋找鎂電池的新正極材料。特別是,他們一直在尋找提高基于MgV(V:釩)體系的正極材料性能的方法。幸運的是,他們現在找到了成功的正確途徑。
研究人員專注于Mg1.33V1.67O4系統,但用錳(Mn)取代了一定量的釩,獲得了符合公式Mg1.33V1.67?xMnxO4的材料,其中x取值從0.1到0.4。雖然該系統具有較高的理論容量,但仍需要分析其結構、循環性和正極性能的更多細節,以了解其實際用途。因此,研究人員使用多種標準技術對合成的正極材料進行了表征。
首先,他們使用X射線衍射和吸收以及透射電子顯微鏡研究了Mg1.33V1.67?xMnxO4化合物的組成、晶體結構、電子分布和顆粒形態。分析表明,Mg1.33V1.67?xMnxO4具有尖晶石結構,成分非常均勻。接下來,研究人員進行了一系列電化學測量,以評估Mg1.33V1.67?xMnxO4的電池性能,使用不同的電解質,并測試在不同溫度下產生的充放電特性。
該團隊觀察到這些正極材料具有高放電容量,特別是Mg1.33V1.57Mn0.1O4,但它也隨循環次數而顯著變化。為了理解發生這一現象的原因,他們分析了材料中釩原子附近的局部結構。“看來,特別穩定的晶體結構以及釩的大量電荷補償,使我們觀察到Mg1.33V1.57Mn0.1O4具有優異的充放電特性,”Idemoto教授說道,“總之,我們的研究結果表明,Mg1.33V1.57Mn0.1O4可能是鎂可充電電池的良好候選正極材料。”
Idemoto教授對目前的研究結果感到滿意,并對未來充滿希望,他總結道:“通過未來的研發,鎂電池具有的更高能量密度,使其可能會超過鋰離子電池。”
的確,MgV系統可能會成為人們期待已久的下一代電池技術。
審核編輯 :李倩
-
鋰離子電池
+關注
關注
85文章
3238瀏覽量
77694 -
正極材料
+關注
關注
4文章
322瀏覽量
18515
原文標題:一種可超越鋰的鎂可充電電池正極材料
文章出處:【微信號:gh_961d148c74dc,微信公眾號:3DInCites中文】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論