無序晶體結(jié)構(gòu)或成為電池續(xù)航能力提升的關(guān)鍵。
日前,英國倫敦大學(xué)學(xué)院和美國芝加哥大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn),鎂鉻氧化物微?;蛟S是研發(fā)一種新型鎂電池的關(guān)鍵,這種電池將比傳統(tǒng)的鋰離子電池?fù)碛懈鼜?qiáng)的蓄電能力。此項(xiàng)研究發(fā)表在英國皇家化學(xué)學(xué)會雜志《納米尺度》上。
據(jù)了解,這項(xiàng)研究公布了制造這種新材料的全新方法,該材料能夠可逆地存儲高度活躍的鎂離子。該研究團(tuán)隊(duì)宣稱,這意味著他們向鎂電池又邁出了重要一步。迄今為止,只有極少數(shù)無機(jī)材料表現(xiàn)出了可逆的鎂離子吸收和排除能力,這對于鎂電池來說是至關(guān)重要的。
研究的共同負(fù)責(zé)人,倫敦大學(xué)學(xué)院的IanJohnson博士稱:“鋰離子技術(shù)已經(jīng)接近它的能力極限,因此對于我們來說,找到其他化學(xué)物打造出容量更大而且設(shè)計(jì)更簡單的電池是非常重要的。鎂電池技術(shù)一直被認(rèn)為有可能成為延長手機(jī)和電動汽車?yán)m(xù)航能力的解決方案,但是陰極材料的選取一直都是一種挑戰(zhàn)。”
鋰離子電池的限制因素之一就是它的陽極。出于安全考慮,鋰離子電池中必須使用低容量的碳棒,因?yàn)榧冧嚥牧系年枠O能夠引發(fā)危險(xiǎn)的短路甚至起火。相比之下,鎂作為陽極更加安全,因此陰極材料與鎂搭配會讓電池體積更小但儲存能力更強(qiáng)。
之前的研究使用計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行了預(yù)測,鎂鉻氧化物(MgCr2O4)是鎂電池陰極的理想候選材料。受其啟發(fā),倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員通過一個(gè)快速的低溫反應(yīng)獲得了一種5納米寬的無序鎂鉻氧化物。伊利諾伊大學(xué)的研究人員將這種材料與正常7納米寬的有序鎂鉻氧化物進(jìn)行了鎂活性的比較。
他們借助一系列不同的技術(shù)檢測兩種材料在活性測試中的結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化。這兩種晶體材料的表現(xiàn)完全不同。倫敦大學(xué)學(xué)院教授JawwadDarr解釋稱:“這表明未來的電池或許將依賴于無序的非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這一研究的重要性在于,它能幫助我們了解其他存在結(jié)構(gòu)缺陷的材料是否有可能應(yīng)用于可逆的電池存儲技術(shù)。”
未來,該研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將他們的研究推廣到其他無序的結(jié)構(gòu)材料上,以此確定未來能夠?qū)崿F(xiàn)存儲容量的提升并且研發(fā)出一種實(shí)用的鎂電池。(邱成剛)
相關(guān)論文信息:DOI:10.1039/C8NR08347A
責(zé)任編輯: 江曉蓓