高性能镁离子电池诞生

伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员在研发高性能电池上取得巨大进展，这种电池性能远超目前用在电动汽车如雪佛兰沃蓝达(ChevyVolt)上的锂离子电池。

 

他们能利用现有设备上常见的电极进行一种电化学反应，将带正一价的锂离子替换成带正二价的镁离子。

 

Jordi Cabana是伊利诺伊大学芝加哥分校化学系的助理教授，也是该项目的首席研究员，他说：“由于镁离子带二价正电，我们在电池材料的结构中每引入一个镁离子，就可以移动两倍的电子”。

 

“我们希望这项工作能够为新一类高电压、高能量的电池开发提供可靠的设计方法。”Cabana说道。

 

这项研究工作属于储能研究联合中心(JointCenterforEnergyStorageResearch)的一部分，该中心以阿贡国家实验室(ArgonneNationalLaboratory)为领导，目标旨在推动电池性能的革命性进展。该项研究成果已经在线发表在先进材料(AdvancedMaterials)杂志上。

 

每个电池都由正负电极和电解质构成。电极可以交换电子和离子，通常带正电。而电解质只让离子通过，对电子是绝缘体，从而迫使电子通过外部电路对汽车或设备供电。而充电过程与上述情况相反。由于化学反应并不是完全高效的，这就限制了电池的可充电次数。

 

“能这样来来回回的次数越多，说明电池的可反复充电性能越好，电荷的利用率越高”。Cabana说，“在我们的研究中，我们试图将每个离子所移动的电子数目最大化。因为当离子进入或离开电极时，会破坏电极结构，当结构破坏的越严重时，离子重新回到电极时所需的能量也越大，从而导致电池充电时越困难”。

 

“就像是一个停车场，虽然车位数目有限”，Cabana说，“但是你可以在每辆车里增加更多的人，同时不破坏停车场的结构”。

 

通过将镁离子可逆地插入到电极材料的结构，使得我们离高性能电池更近了一步，Cabana说道。

 

“虽然这还不是一个电池，只是电池的一部分，但是在最终的设备上你会见到它”，Cabana说。