镁固态电池突围有望!全新导体的超导率创新纪录,取代锂看到曙光

1评论 2022-08-12 08:47:30 来源:财联社 作者:黄君芝

  由于储量丰富、性价比也高,镁极有希望取代高容量固态电池中的锂。不过,固体镁离子(Mg2+)在室温下的导电性较差,这阻碍了其实际应用。

  为了解决这一长达数十年的难题,东京理科大学(Tokyo University of Science,TUS)的研究人员近期开发了一种新型Mg2+导体。

  镁固态电池突围有望!全新导体的超导率创新纪录,取代锂看到曙光

  Mg2+具有较差的固态电导率,因为二价正离子在固体晶体中与相邻的负离子会发生强烈的相互作用,这阻碍了它们通过材料的迁移。为了解决这个问题,研究人员开发了一种名为金属有机框架(MOFs)的材料。

  领导该研究的TUS副教授Masaaki Sadakiyo解释称,MOFs具有高度多孔的晶体结构,这为所含离子的有效迁移提供了空间。此外,研究人员还在MOFs的空隙中引入了乙腈分子,这成功地加强了Mg2+的导电性。

  镁固态电池突围有望!全新导体的超导率创新纪录,取代锂看到曙光

  简单而言,该团队使用MOF作为主要框架,称为MIL-101,然后将Mg2+离子封装在其纳米孔中。在合成的电解质中,Mg2+离子排列松散,易于迁移。为了进一步增强离子电导率,研究团队将电解质暴露于乙腈蒸汽中,后者被MOF作为“客体分子”吸附。

  然后,研究小组对制备的样品进行了交流阻抗测试,以测量离子电导率。他们发现Mg2+电解质数据高达1.9×10-3 S cm-1。研究人员指出,对于含有Mg2+的晶体固体,这是有史以来报道的最高电导率。

  镁固态电池突围有望!全新导体的超导率创新纪录,取代锂看到曙光

  上述研究结果已于近期发表在了《美国化学学会杂志》上,揭示了新型MOF基Mg2+导体是一种适合用于电池的材料。此外,这也为固态电池的发展提供了关键的见解,固态电池继续吸引着汽车和储能行业的兴趣和大量投资。

  “长期以来,人们认为二价或更高价的离子不能通过固体有效转移。在这项研究中,我们已经证明,如果晶体结构和周围环境设计良好,那么固态高导电性导体是可以研究的,”Sadakiyo补充说。

 

(责任编辑:张振江)

关键词阅读:镁固态电池

快来分享:
评论 已有 0 条评论
更多>> 以下为您的最近访问股
全网|财经|股票|理财 24小时点击排行