一种对镁

在储能电池需求方面,随着电动车和电网规模的存储市场的快速扩张,对高能源密度和强安全性的要求越来越高。

尽管Li/S电池一直是储能系统研究的重点,并已取得了重大进

在储能电池需求方面,随着电动车和电网规模的存储市场的快速扩张,对高能源密度和强安全性的要求越来越高。

尽管Li/S电池一直是储能系统研究的重点,并已取得了重大进展,但锂金属负极形成枝晶的问题仍然难以从根本上解决。

而Mg负极本身具有优异的抗枝晶生长性和低成本(比锂便宜大约30倍)的特点。

基于地球丰富的镁和硫,其双电子转移的特点在大型储能领域有较好的前景。

然而,由于缺乏合适的非亲核镁电解质,Mg/S电池体系的发展仍受到限制。

近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所的崔光磊教授课题组利用[B(HFP)3],MgCl2和Mg粉末在DME溶剂中进行简单的原位反应。

合成电解质中包括溶剂化阳离子[Mg4Cl6(DME)6]2+和大阴离子[B(HFP)4]-。

这种氧化硼四面体结构的阴离子对镁金属负极是稳定的,并且具有优异的Mg溶解-沉淀性质。

如高达3。

3V(相对于Mg/Mg2+)的阳极稳定性,高离子电导率5。

58mS/cm,Mg极低的沉积电位0。

11V,库仑效率大于98%。

由于这种电解质的非亲核性质,可用以构建完全可逆的Mg/S电池,显示出极低的0。

3V过电压和高达1247mAh/g的高放电容量,并产生大约1200Wh/kg能量密度(比Chevrel基准高10倍)。

更重要的是,使用常用的硫-碳纳米管(S-CNTs)S含量为80wt%,S负载量为1。

5mg/cm2,已被证明可以承受超过100次循环而没有明显的容量衰减,并且能够实现快速转换过程,在高达500mA/g的充电电流速率下性能优良。

值得注意的是,使用这种电解质的Mg/S电池的性能是目前文献中报道的最好的。

图1不同循环下的Mg在Cu箔沉积-溶解的CV和库伦效率

图2不同工作电极的阳极稳定性

图3(a)不同电流密度下的极化;(b)循环稳定性

图4Mo6S8/Mg的电化学性能

图5(a)不同S正极的放电容量;(b)-(f)Mg/S-CNT的电化学性能

本文对Mg-S电池体系新电解质:有机镁硼酸盐为基础的电解质的设计可有效推动高能量密度镁/硫电池实际应用。

文章出处:A。

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Cui,EnergEnvironSci2017。

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