鉅大LARGE | 點擊量:1242次 | 2019年01月26日
鎂電池有望以更好的性能替代現(xiàn)有的鋰電池
德國烏爾姆亥姆霍茲研究所和卡爾斯魯厄理工學(xué)院共同開發(fā)基于鎂的儲能技術(shù)。該項目(E-MAGIC)是歐盟“地平線2020”科研計劃下的子項目。歐盟為此已投資超過650萬歐元,匯集了歐洲10個科研機構(gòu)的專業(yè)技術(shù)。未來該項目如取得成功,將有望替代現(xiàn)有的鋰離子電池。研究人員表示,鎂作為陽極材料具有較高的能量密度,鎂電池比鋰離子電池儲能效率更高、更便宜、更安全。
鎂電池是以鎂為負(fù)極,某些金屬或非金屬氧化物為正極的原電池。現(xiàn)有品種中,有與普通鋅錳干電池相似的隨時可以放電的鎂錳干電池;還有干燥狀態(tài)下可長期儲存,臨用時加水使之活化而可隨即使用的儲備型電池。
鎂與鋰相比有多種優(yōu)點,比如鋰的熔點約為180攝氏度,而鎂的熔點高達約650攝氏度,因而更為安全,鎂的蘊藏量也比鋰豐富得多。鎂是后鋰時代重要候選材料之一,鎂作為陽極材料,允許有較高的能量密度,鎂電池比鋰離子電池儲能效率更高、更便宜、更安全,鎂電池的廣泛可用性,對推動電動汽車和分布式儲能技術(shù)發(fā)展具有決定性作用。
其實早在2014年7月13日,日本京都大學(xué)教授內(nèi)本喜晴領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用鎂開發(fā)出一種蓄電池,與鋰電池相比,其充電量和放電電壓更高,而成本則低得多。新型蓄電池使用一種鐵硅化合物作為電池正極,以一種含乙醚的有機溶劑作為電解液,制作出的鎂蓄電池充電量達到了鋰電池的1.3倍,其放電的電壓也比鋰電池高了2伏特,并且實現(xiàn)了穩(wěn)定的充放電,材料費用卻只有鋰電池的10%。電池容量有限,已經(jīng)成為智能手機、可穿戴設(shè)備發(fā)展道路上的嚴(yán)重瓶頸,鎂電池正是科學(xué)研究的前沿方向之一。
鎂電池面臨的特殊挑戰(zhàn)是使用壽命,但是鎂這一材料最大的缺點在于:在充、放電過程中,其充電性能會迅速退化。
在過去十年內(nèi),鋰電池在消費電子產(chǎn)品、電動汽車等領(lǐng)域一直占據(jù)著統(tǒng)治地位。不過在2016年本田公司似乎找到了更理想的替代品,他們聲稱已經(jīng)開發(fā)出了世界上第一塊可實際應(yīng)用的鎂充電電池。他們在電池正極采用了一種新材料——氧化釩,這使得離子能夠更容易地在正極和鎂基負(fù)極之間移動。在經(jīng)過多次充放電后,氧化釩依然能保持穩(wěn)定的性能而不發(fā)生退化。
盡管鎂電池的充電問題還在繼續(xù)研究,但不得不說,鎂電池確實十分吸引人,除了安全性和能量密度更高之外,地球上的鎂元素比鋰豐富約3000倍,且回收更簡單。因此,鎂電池比鋰離子電池便宜,也有助于減少電池制造中對鋰原材料的依賴。同時,用鎂開發(fā)出的蓄電池充電量和放電電壓更高,容量更大,比較容易實現(xiàn)小型化。因此有望成為替代鋰電池的新一代電池。
隨著歐盟在開發(fā)鎂電池方面取得進步,還將有助于減少對亞洲電池制造商的依賴,并在歐洲建立具有競爭力的電池制造業(yè)。也是期待世界上能夠盡快解決鎂電池相關(guān)的問題,這樣也可以為我們提供更多的便利。
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