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从实验室走向应用 镁电池正在慢慢冲击“后锂电池”时代

2022-11-10 12:01:27288
来源:化工仪器网
  【化工机械设备网 行业动态】电池是如今生活中常见的储能设备,大多数电池都具备操作简单性能稳定的优点,尤其是锰锌电池、铅蓄电池以及锂电池,它们已经渗透到我们生活中的每个角落,在各个领域发挥着重要作用。其中“锂电池”更被称之为“新时代的‘白色石油’”,在众多技术的加持下,开创了一个“锂走遍天下”的时代。
 
  客观来讲,锂电池能够得到如今的发展,与环境背景下,碳基能源开始加速退出历史舞台有一定的关联。自从碳排放与重大环境问题(全球变暖)联系在一起之后,如何减少人类活动产生的碳排放成为一个迫切需要解决的问题。在这个环境下,电能的有效应用便成为突破口。而与其他电池相比,锂电池又具有高能量比、长寿命、高额定电压、高稳定性(具备高功率承受力的同时自放电率有很低)、温度适应性前等优势,自然会脱颖而出。
 
  但是锂电池时代的推进却也不断地暴露了这种电池的致命缺陷——资源短缺、成本高。尽管全球已经探明的锂资源储量约有3978万吨,但具备商业开采价值的锂储备量仅仅只有1351.9万吨。此外,考虑到锂电池的生产工艺以及回收率,实际上可以用于生产锂电池的重要原材料——碳酸锂的资源储备其实相对短缺。并且由于短期内锂电池需求的不断增加,碳酸锂现货现货价格也开始不断走高。像最近,国内国内电池级碳酸锂每吨现货平均价格就飙升到61万元以上。诚然,考虑到后续工艺发展已经业界在电池回收项目上的持续推进,锂电池的资源利用率可能会上升,成本问题也可能因此得到有效解决。但现阶段来说,成本的增加正在刺激“后锂电池”时代的到来。寻找锂电池的替代品,或者说发展新的轻型高效能源电池成为了业内心照不宣的一个方向。
 
  其中,镁离子电池成为“众望所归”。与锂相比,镁基储能材料有效资源储备丰富,并且成本更低,安全性也更高,更利于生产环保且高能量密度的电池。但是,由于镁离子具有高电荷密度、强极化效应以及较为缓慢的扩散动力,因此正极材料的选择成为镁离子电池诞生的关键性挑战。
 
  而就在最近,这个挑战似乎得到了攻克。重庆大学材料科学与工程学院团队经过常年的研究,成功研发出了比容量高达到1200毫安时/克(mAh/g)的高容量复合硫材料,比容量能够达到250mAh/g的高倍率多孔硫化铜纳米球,以及能够实现3伏(V)电压,循环寿命达1万次的长寿命高电压锰基普鲁士蓝材料。这些材料均具备担当镁离子电池正极重任的实力。
 
  此外,团队在电池的负极以及电解液上也收获了可观的成果。借助这些正极、负极以及电解液的成果,团队成功开发出安时级镁软包电池。更重要的一点是,这些成果能够作为镁电池开发的基础,帮助镁电池从实验室成果转向商品化发展。实际上这也并非“未来式”,因为团队已经开始和企业进行镁电池相关产品的合作了。预计在不久之后,我们就可以在电瓶车、路灯、旅游车等设备上,看到这类电池的身影。
 
  不过镁电池只是新型储能科技中的一部分,实际上这个产业的发展还要复杂,而锂电池作为一项成熟的技术也不可能轻易被淘汰。而新老技术发展创新的目的,终究还是坚定坚信一条经济、环境、能源协调发展的可持续发展道路。
 
  (本文参考资料来源:科技日报)
 
  原标题:从实验室走向应用 镁电池正在慢慢冲击“后锂电池”时代

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