Nieuwe dubbele-zoutelektrolyt-organomagnesiumbatterij
De toepassing van grootschalige {{0}}energieopslagapparaten die worden vertegenwoordigd door slimme netwerken stelt hogere eisen aan de levensduur, vermogensdichtheid, kosten en veiligheid van energieopslagbatterijen. De secundaire op magnesium- gebaseerde batterij op kamertemperatuur is een soort elektrochemisch energieopslagsysteem met metaalmagnesium als negatieve elektrode. cm3), geen dendrietvorming tijdens elektrochemische cycli en het theoretische reductiepotentieel van magnesiumionen is slechts ongeveer 0,6 V hoger dan dat van lithiumionen. Zolang een geschikt positief structureel raamwerk wordt gebruikt, kunnen op magnesium- gebaseerde batterijen nog steeds hetzelfde behouden. Batterijen hebben een vergelijkbare energiedichtheid. Bovendien helpt de stabiele omkeerbare afzetting/stripping van magnesiumionen de volume-uitbreiding van de anode-aansluiting te onderdrukken, het elektrolytverbruik te verminderen en de levensduur en vermogensdichtheid van op magnesium gebaseerde -batterijen aanzienlijk te verbeteren. Daarom kunnen op magnesium gebaseerde -batterijen voldoen aan de indexvereisten van energieopslagsystemen van de volgende-generatie zonder dat dit ten koste gaat van de energiedichtheid.
De nadelen van langzame intra-roostermigratie van magnesiumionen en lage theoretische capaciteit van anorganische structuren beperken echter nog steeds de brede toepassing van magnesiumbatterijen. Het lithium-magnesium dubbel-zoutelektrolytsysteem kan de activering van de positieve extreme kinetiek realiseren door de dominante lithiumionen (in plaats van magnesiumionen) in het positieve elektroderooster te intercaleren, zonder de stabiliteit van de magnesium metaal negatief extreem cyclisch proces, en het vermijden van de magnesiumionkinetiek Het nadeel van slechte prestaties vergroot het selectiebereik van kathodematerialen voor magnesiumbatterijen aanzienlijk. Onlangs heeft een team onder leiding van Li Chilin, een onderzoeker aan het Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academie van Wetenschappen, een klasse organomagnesiumbatterijen voorgesteld die worden geactiveerd door dubbele-zoutelektrolyten voor multi-elektronreacties.
Nanogestructureerde organische systemen met een hoge dichtheid van carbonylgroepen (C=O) als redoxreactieplaatsen kunnen omkeerbare capaciteiten bereiken tot 350-400mAh/g (drie-elektronenoverdracht), wat kan verder worden bereikt door grafeenoxide (RGO)-bedrading te verminderen. Hoge -elektrochemische prestaties, de capaciteit kan nog steeds worden gehandhaafd op 200 en 175 mAh/g bij stroomdichtheden van 2,5 A/g (5C) en 5A/g (10C) ), respectievelijk. De hoge-prestaties profiteren ook van hoge stroomsterkte en lange cycli. Onder deze omstandigheden is er nog geen dendrietvorming in de magnesiumanode. Deze uitstekende prestatie profiteert van de hoge intrinsieke diffusiecoëfficiënt van lithium in Na2C6O6 (10-12-10-11 cm2/s) en de pseudocapacitieve bijdrage van meer dan 60 procent, hoe sterker niet -lithium pinning effect (via Na-OC en Mg-OC realisatie) kan de afschilfering van de C6O6-laag in de korrels remmen en tot ten minste 600 laad-ontlaadcycli bereiken. De energiedichtheid van het actieve kathodemateriaal van deze organomagnesiumbatterij kan 500 Wh/kg overschrijden en kan vermogensdichtheden van meer dan 4000 W/kg tolereren, wat het niveau van intercalatiekathodematerialen met hoog potentieel op basis van anorganische structuren overschrijdt.
Het team zet zich al lang in voor het onderzoek naar de kinetische verbeteringsstrategie van op magnesium gebaseerde-batterijen. In een vroeg stadium zijn magnesiumfluoride-grafeenbatterijen ontwikkeld met anion-intercalatie-activering en blootstelling aan het reactiecentrum, en dubbel-zoutmagnesium-batterijen op basis van polysulfideconversiereacties met grote-capaciteit hebben ontwikkeld. , wordt de realisatie van Mg-S-batterijen met hoge-snelheid, lang-cyclus Mg-S voorgesteld.
