东理研制MgNiO2 有望镁电池替代锂电池

据了解,东京理科大学(简称“东理”)的Idemoto教授团队研制了取代钴的MgNiO2材料,是一种新型阴极材料,使得镁电池有望代替二次锂电池,并应用于手机、平板电脑、电动汽车等设备中。

锂电池图片

众所周知,电池主要是由阳极、阴极和电解液三部分组成的,它们相互发生氧化还原反应。由于电解液抑制了阳极和阴极之间的电子流动,所以电子只能外电路传导,产生电流。如果阴阳极材料不能在吸收或脱落电子的话,电池就会没法工作了。因此,我们得利用某些材料的反向运行外部电力,进行逆转此类化学反应,从而使材料回到原来状态。

东理大学研究者开发了MgNiO2材料,实现镁电池的高能量密度。由于镁电池毒性低、易实现逆转反应,使得人们对利用镁作为高能量阳极材料产生了兴趣。

为了使镁电池拥有更高的质量,在标准实验室技术的基础上,Idemoto团队利用“反向共沉淀法”合成了此种新型盐。为了研究萃取盐的结构和晶格成像,研究员用了中子和同步X射线光谱学,并对岩盐种类进行理论计算和模拟,表明此类岩盐具有正极材料所需的“充放电行为”,使得他们选出能量最稳定的结构,来确定镁、镍和钴离子在岩盐结构中的排列。

此外,研究者还用三极电池和参考电极在不同条件下进行充放电测试,发现可根据镁的成分和镍/钴的比例来控制电池特性,具有较高可靠性。

除了镁电池有望成为下一代电池外,还有含氧化钨材料的锂电池也可能成为未来的候选。

黄色氧化钨图片

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