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東京理科大學(xué)開發(fā)鎂充電電池正極材料 或可替代鋰
時(shí)間:2023-02-13 10:29來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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鋰離子電池具有卓越的性能，廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品和蜂窩基站等領(lǐng)域。然而，這種電池也具有難以忽視的缺陷。首先，鋰的儲(chǔ)量少且價(jià)格昂貴；此外，鋰離子電池的能量密度不足；再加上電池被刺穿或在高溫下存在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究人員致力于尋找替代技術(shù)。
（圖片來源：東京理科大學(xué)）
在被測(cè)試為可充電電池的有效能量載體的多種元素中，鎂被視為富有前景的候選元素。除了安全和儲(chǔ)量豐富，鎂還具有實(shí)現(xiàn)更高的電池容量的潛力。然而，這首先需要解決一些問題，包括鎂離子提供的電壓窗口低，以及在鎂電池材料中觀察到的不可靠循環(huán)性能。
據(jù)外媒報(bào)道，為了解決這些問題，日本東京理科大學(xué)（Tokyo University of Science）的Yasushi Idemoto教授負(fù)責(zé)的研究團(tuán)隊(duì)一直在尋找新的鎂電池正極材料。值得一提的是，研究人員一直在尋找方法，以改善基于MgV系統(tǒng)的正極材料的性能。
研究人員重點(diǎn)關(guān)注Mg1.33V1.67O4系統(tǒng)，用錳代替一定數(shù)量的釩，從而得到Mg1.33V1.67−xMnxO4材料（其中x為0.1-0.4）。該系統(tǒng)具有很高的理論容量，為了解其實(shí)際應(yīng)用，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)、循環(huán)性能和正極性能進(jìn)行更詳細(xì)的分析。因此，研究人員使用多種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，對(duì)合成的正極材料進(jìn)行表征。
首先，利用X射線衍射、吸收光譜和透射電子顯微鏡，研究Mg1.33V1.67−xMnxO4 化合物的組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子分布和顆粒形貌。分析表明，Mg1.33V1.67−xMnxO4為尖晶石結(jié)構(gòu)，具有均勻的組成。接下來，研究人員進(jìn)行了一系列電化學(xué)測(cè)試，以評(píng)估Mg1.33V1.67−xMnxO4的電池性能，包括使用不同的電解液，并測(cè)試在不同溫度下產(chǎn)生的充放電性能。
該團(tuán)隊(duì)觀察到，這些正極材料的放電容量很高，尤其是Mg1.33V1.57Mn0.1O4。但是，因循環(huán)次數(shù)的不同，也有很大的差異。為了解其中原因，研究人員分析了材料中釩原子附近的局部結(jié)構(gòu)。Idemoto教授表示：“觀察顯示，特別穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)和大量的釩電荷補(bǔ)償，使Mg1.33V1.57Mn0.1O4具有卓越的充放電性能。總的來說，研究結(jié)果表明，Mg1.33V1.57Mn0.1O4可能是一種很好的鎂可充電電池的正極材料選項(xiàng)。”
Idemoto教授總結(jié)道：“通過進(jìn)一步研發(fā)，未來鎂電池可能具有更高的能量密度，從而超過鋰離子電池。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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