Литий - не единственный выбор батареи? Может ли магний заменить литиевую батарею?

Литий-ионные батареи стали предпочтительным носителем энергии для мобильных телефонов, электромобилей и крупномасштабных сетей. Но литий - не единственный легкий металл, который можно использовать в батареях. В результате исследователи по всему миру изучают других кандидатов, которые могут быть коммерциализированы.

Особенно интересен магний. Потенциально, батареи могут быть сделаны из металла. Магний имеет более высокую плотность энергии, чем современные литий-ионные батареи, более высокую стабильность и более низкую стоимость. По крайней мере, это предсказывают ученые национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) отдела энергетики, они подробно представлены в «естественных химических» результатах их недавнего использования перезаряжаемых магниевых батарей.

Ученые отдела материаловедения NREL, «натуральная» статья, соавтор трамплина, отметили в пресс-релизе NREL в США: «Основная технология литий-ионных аккумуляторов близка к тому, чтобы на единицу объема можно было сохранить наибольшую энергию, поэтому срочная потребность в исследовании может обеспечить больше энергии при меньших затратах на химические вещества для аккумуляторов ».

Магний имеет несколько других преимуществ перед литием в аккумуляторных батареях. Каждый атом магния высвобождает два электрона во время фазы разряда батареи, в то время как электроны лития являются электронами. Это позволяет обеспечить почти вдвое большую мощность, чем у литиевой батареи. Кроме того, магний не образует дендритов на поверхности металла во время фазы зарядки аккумулятора. Острые дендриты, растущие на поверхности металлического лития, могут вызвать короткое замыкание в батарее. Отсутствие роста дендритов должно облегчить обращение с магниевыми батареями и сделать их более безопасными. Наконец, магний более распространен и доступен, чем литий. По данным Геологической службы США, это восьмой по величине элемент, который может быть коммерчески извлечен из месторождений полезных ископаемых или морской воды.

Однако магний в аккумуляторных батареях вызывает некоторые проблемы. Это место, где сосредоточились ученые NREL. Самая большая проблема заключается в том, что при традиционной реакции электролита карбоната магния, в форме пассивного слоя на поверхности металла, ACTS в качестве барьерного слоя препятствуют прибытию ионов магния металлического магния в процессе зарядки. Исследователям из национальной лаборатории возобновляемых источников энергии необходимо найти твердый интерфейсный слой, они могут использовать его для покрытия магния, чтобы предотвратить реакцию с электролитом, но он все равно может превращать ионы магния в поверхность металла и выходить из нее.

Они выбрали синтетическую полукристаллическую органическую полимерную смолу полиакрилонитрил. Он используется в форме волокна для изготовления различных продуктов, таких как навесы для улицы, парусный спорт, армирование бетона и отправная точка для прядей из углеродного волокна. Органический полимер смешивают с солью иона магния и покрывают металлическим магнием для защиты от повреждения электролита. Согласно отчету NREL, прототипы аккумуляторных элементов, изготовленные из металлического магния с покрытием, демонстрируют большие перспективы и обеспечивают обратимую зарядку и разрядку, чего раньше никогда не было.

Как и почти все прорывы в исследованиях аккумуляторов, заявление NREL о магниевой батарее следует рассматривать как первый шаг на пути к коммерческому развитию. Тем не менее, это только начало, мы надеемся вдохновить других на изучение возможных альтернатив магнию как возможному литию.

Страница содержит содержимое машинного перевода.