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香港大学推出创新镁电池设计具有高能量密度和可持续性

盖世汽车 Elisha 2023-11-01 09:28:12

核心提示：这项创新设计为传统锂离子电池提供了可持续、安全和高能量密度替代方案，有助于解决材料短缺和安全问题。

盖世汽车讯据外媒报道，由香港大学（HKU）机械工程系梁耀彰（Dennis Y.C. Leung）教授领导的研究团队开发出高性能准固态镁离子电池。这项创新设计为传统锂离子电池提供了可持续、安全和高能量密度替代方案，有助于解决材料短缺和安全问题。

（图片来源：香港大学）

近年来，鉴于锂离子电池的局限性，镁离子电池成为潜在解决方案。然而，开发高效镁离子电池存在诸多挑战，比如水性或水基系统中的电化学窗口狭窄，以及非水性系统中的离子电导率较差。

为了解决这些问题，该团队开发出工作电压高于2V的盐包水镁离子电池。然而，由于质子在阴极中的存储能力强于镁离子，其性能仍然落后于非水性电池。主要研究人员之一Sarah Leong表示：“与金属离子相比，氢离子或质子更小、更轻，因此质子很容易进入电池中的阴极结构。但由于质子和镁离子争夺空间，电池可以存储的能量和持续时间严重受限。”

该团队经过不懈努力，最终推出准固态镁离子电池（QSMB）。这种创新电池设计利用聚合物增强电解质来控制质子和金属离子之间的竞争。QSMB具有2.4 V电压平台和264W·h kg⁻¹的能量密度，超越当前镁离子电池的性能，几乎可与锂离子电池相媲美。Leung教授表示：“这种准固态镁离子电池结合了两者的优点，可以提供非水性系统的高电压，以及水性系统的安全性和成本效益。这代表了高性能镁离子电池发展进程中的重要一步。”

该团队对QSMB进行了大量循环测试。最终测试结果显示，即使在零下温度（-22°C）的极端条件下，QSMB经过900次循环后仍可保留90%的容量。另外，该电池不易燃，可承受40个大气压以上的压力。

研究人员认为，QSMB技术有望重塑储能格局，并为全球提供可持续性电力。研究助理教授Dr Wending Pan表示：“这项研究中提出的先进电解质开发策略具有超越镁离子电池的潜力，可扩展至其他多价金属离子电池，如锌离子和铝离子电池。这项研究有望为开发下一代储能解决方案铺平道路，使其具有高效率和环保性。”