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    【科學前沿】東京理科大學開發鎂充電電池正極材料 或可替代鋰

    2023-02-14 10:01:30 廈門天研儀器有限公司 閱讀 939

    鋰離子電池具有卓越的性能,廣泛應用于便攜式電子產品和蜂窩基站等領域。然而,這種電池也具有難以忽視的缺陷。首先,鋰的儲量少且價格昂貴;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險。因此,研究人員致力于尋找替代技術。


    在被測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。除了安全和儲量豐富,鎂還具有實現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性能。


    據外媒報道,為了解決這些問題,日本東京理科大學(Tokyo University of Science)的Yasushi Idemoto教授負責的研究團隊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系統的正極材料的性能。


    研究人員重點關注Mg1.33V1.67O4系統,用錳代替一定數量的釩,從而得到Mg1.33V1.67?xMnxO4材料(其中x為0.1-0.4)。該系統具有很高的理論容量,為了解其實際應用,需要對其結構、循環性能和正極性能進行更詳細的分析。因此,研究人員使用多種標準技術,對合成的正極材料進行表征。


    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、晶體結構、電子分布和顆粒形貌。分析表明,Mg1.33V1.67?xMnxO4為尖晶石結構,具有均勻的組成。接下來,研究人員進行了一系列電化學測試,以評估Mg1.33V1.67?xMnxO4的電池性能,包括使用不同的電解液,并測試在不同溫度下產生的充放電性能。


    該團隊觀察到,這些正極材料的放電容量很高,尤其是Mg1.33V1.57Mn0.1O4。但是,因循環次數的不同,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構。Idemoto教授表示:“觀察顯示,特別穩定的晶體結構和大量的釩電荷補償,使Mg1.33V1.57Mn0.1O4具有卓越的充放電性能??偟膩碚f,研究結果表明,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?!?/p>


    Idemoto教授總結道:“通過進一步研發,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。


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