随着电动车的发展,电池技术成为最关键的因素。而现在的很多电动车用的正是锂电池技术,那么有没有更好的技术方向,能够实现电池技术的又一个突破呢?

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的研究人员正在研究一种镁电池,其能量密度高于锂电池,但由于缺乏液态电解质的良好选择而受到阻碍,其中大部分倾向于腐蚀电池的其他部分。伯克利实验室高级教授科学家 Gerbrand Ceder 说:“镁是一种新技术,它没有任何好的液体电解质。“我们认为,为什么不跳跃,做一个固体电解质?

他们提出的材料,镁钪硒化物尖晶石,具有可与锂电池的固态电解质相媲美的镁迁移率。他们的研究结果在 Nature Communications 的一篇题为 “三元尖晶石硫族化合物中的高镁流动性” 的论文中有报道。美国能源部创新中心 JCESR 赞助这项研究,主要作者是伯克利博士后 Pieremanuele Canepa 和 Shou-Hang Bo 实验室。

Canepa 说:“通过将计算材料科学方法论,合成和各种表征技术结合在一起,我们发现了一类能以前所未有的速度传输镁离子的新型实心导体。”Argonne 的研究化学家 Baris Key 共同进行了核磁共振(NMR)光谱实验。这些测试是实验证明镁离子可以像理论研究所预测的那样迅速通过材料的第一步。

“通过实验验证快速镁跳是至关重要的。Key 说:“这个理论和实验并不经常是一致的。” “这种化学的固态核磁共振实验是非常具有挑战性的,如果没有专门的资源和资金来源,如 JCESR,将是不可能的。正如我们在这项研究中所显示的,对于短程和长程结构和离子动力学的深入了解将是镁离子电池研究的关键。”

该小组计划进一步的工作来使用电池中的导体。Ceder 说:“在制造电池之前,这可能还有很长一段路要走,但这是第一次证明可以制造具有非常好的镁流动性的固态材料。“镁被认为是在大多数固体缓慢移动,所以没有人认为这是可能的。”

此外,这项研究还确定了两个相关的基本现象,这两个基本现象可能会在近期内显着影响镁固体电解质的发展,即近期发表在 “材料化学”(Materials of Materials)中的反位缺陷的作用以及电子和镁电导率的相互作用。

上海交通大学助理博教授表示,这一发现可能对能源格局产生重大影响。他说:“这项工作汇聚了来自各个科学学科的伟大的科学家团队,并首先刺穿了建立固态镁电池的艰巨挑战。“虽然目前还处于起步阶段,但这种新兴技术在不久的将来可能会对储能产生变革性的影响。”