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      青島科技大學材料學院在鎂電池儲能領(lǐng)域取得新進展

      2020年06月10日 14:18 12685次瀏覽 來源:   分類: 鎂資訊

      可充電鎂電池技術(shù)表現(xiàn)出低成本,高安全性和相對較高的能量密度等特點,然而,在實際應(yīng)用條件下(高面容量和快充放電速率等),提升金屬鎂的沉積/溶解性能以及解析金屬鎂-電解質(zhì)界面化學組分和結(jié)構(gòu)是當前可充鎂電池發(fā)展所面臨的重要課題。此外,當前常用的四類鎂電池電解質(zhì)其沉積/溶解鎂能力在不同文獻報道中差別較大。針對上述兩方面問題,我校材料科學與工程學院李桂村教授,張忠華副教授,聯(lián)合中科院青能所崔光磊研究員在鎂電池電解液及鎂沉積界面形態(tài)方面進行了深入研究,并取得階段性進展。以青島科技大學為第一通訊單位,研究內(nèi)容以”Insights into interfacial speciation and deposition morphology evolution at Mg-electrolyte interfaces under practical conditions”為題,在中國科技期刊卓越行動計劃重點期刊《Journal of Energy Chemistry》(48,2020, 299–307, IF=5.162)上發(fā)表文章.學術(shù) 金屬鎂在銅箔上的非均勻沉積過程示意圖

      研究結(jié)果表明,鎂電池電解液的溶液化學性質(zhì)以及金屬鎂-電解質(zhì)界面對金屬鎂負極的可逆性以及金屬鎂沉積物形貌起著至關(guān)重要的作用。 在高面容量(5-10 mAh cm-2)條件下,當前常用的四類鎂電解質(zhì)所組裝的Mg//Cu非對稱電池會發(fā)生嚴重的內(nèi)部短路,但是發(fā)生短路的時間各不相同。進一步的光學和電子顯微鏡分析表明,在金屬鎂剝離過程中,負極表面會形成的多孔陣列狀和半球形的腐蝕坑,隨后的金屬鎂沉積過程,鎂離子優(yōu)先被還原并沉積形成松散的相互連接的大塊聚集體,而不是均勻且密實的膜狀沉積物(圖1)。所形成的相互連接的顆粒狀金屬鎂沉積物易于滲透并進入多孔隔膜,進而導致電池失效。另外,通過X射線光電子能譜刻蝕技術(shù)可以發(fā)現(xiàn),從沉積物的表面到內(nèi)部都顯示出金屬鋁的共沉積現(xiàn)象,而鎂沉積物的近表面中還存在含氯的化合物,相關(guān)物種分析及其形成機制仍需要進一步研究。
      本課題得到國家自然科學基金,山東省自然科學基金,山東省重點研發(fā)項目,青島市科技發(fā)展計劃等項目的資助。

      責任編輯:王澤宇

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