Nuova batteria organomagnesio elettrolitica a doppio sale
L'applicazione di dispositivi di accumulo di energia su larga scala rappresentati da reti intelligenti pone requisiti più elevati sulla durata del ciclo, la densità di potenza, il costo e la sicurezza delle batterie di accumulo di energia. La batteria secondaria a base di magnesio a temperatura ambiente è una sorta di sistema di accumulo di energia elettrochimica con magnesio metallico come elettrodo negativo. cm3), nessuna formazione di dendrite durante il ciclo elettrochimico e il potenziale teorico di riduzione degli ioni magnesio è solo di circa 0,6 V superiore a quello degli ioni di litio. Finché viene utilizzato un adeguato quadro strutturale positivo, le batterie a base di magnesio possono ancora mantenere le stesse batterie con densità di energia comparabile. Inoltre, la deposizione / stripping reversibile stabile degli ioni di magnesio aiuta a sopprimere l'espansione del volume del terminale anodico, ridurre il consumo di elettroliti e migliorare significativamente la durata del ciclo e la densità di potenza delle batterie a base di magnesio. Pertanto, le batterie a base di magnesio possono soddisfare i requisiti di indice dei sistemi di accumulo di energia di prossima generazione senza sacrificare la densità di energia.
Tuttavia, gli svantaggi della lenta migrazione intra-reticolare degli ioni di magnesio e della bassa capacità teorica dei quadri inorganici limitano ancora l'ampia applicazione delle batterie al magnesio. Il sistema elettrolitico a doppio sale litio-magnesio può realizzare l'attivazione della cinetica estrema positiva intercalando gli ioni di litio dominanti (invece degli ioni di magnesio) nel reticolo positivo dell'elettrodo, senza sacrificare la stabilità del processo di ciclo estremo negativo del metallo magnesio ed evitando la cinetica degli ioni di magnesio Lo svantaggio delle scarse prestazioni espande notevolmente la gamma di selezione dei materiali catodici per le batterie al magnesio. Recentemente, un team guidato da Li Chilin, ricercatore presso l'Istituto di Ceramica di Shanghai, Accademia Cinese delle Scienze, ha proposto una classe di batterie organomagnesio attivate da elettroliti a doppio sale per reazioni multi-elettrone.
I sistemi organici nanostrutturati con alta densità di gruppi carbonilici (C = O) come siti di reazione redox possono raggiungere capacità reversibili fino a 350-400 mAh / g (trasferimento di tre elettroni), che può essere ulteriormente ottenuto riducendo il cablaggio di ossido di grafene (RGO) Prestazioni elettrochimiche ad alta velocità, la sua capacità può ancora essere mantenuta a 200 e 175 mAh / g a densità di corrente di 2,5 A / g (5C) e 5 A / g (10C), rispettivamente. Le prestazioni ad alta velocità beneficiano anche di un'elevata corrente e di un lungo ciclo. Non c'è ancora formazione di dendrite nell'anodo di magnesio in queste condizioni. Queste eccellenti prestazioni beneficiano dell'elevato coefficiente di diffusione intrinseca del litio in Na2C6O6 (10-12-10-11 cm2/s) e del contributo pseudocapacitivo superiore al 60%, il più forte effetto di bloccaggio non litio (tramite realizzazione Na-OC e Mg-OC) può inibire l'esfoliazione dello strato C6O6 nei grani e raggiungere fino ad almeno 600 cicli di carica-scarica. La densità di energia del materiale attivo catodico di questa batteria organomagnesio può superare i 500 Wh / kg e può tollerare densità di potenza superiori a 4000 W / kg, che supera il livello di materiali catodici ad intercalazione ad alto potenziale basati su strutture inorganiche.
Il team è da tempo impegnato nella ricerca sulla strategia di miglioramento cinetico delle batterie a base di magnesio. Nella fase iniziale, sono state sviluppate batterie al grafene al fluoruro di magnesio con attivazione dell'intercalazione anionica ed esposizione al centro di reazione e sono state sviluppate batterie a base di magnesio a doppio sale basate su reazioni di conversione del polisolfuro di grande capacità. , viene proposta la realizzazione di batterie Mg-S ad alta velocità e a lungo ciclo.
