鎂取代鋰:新技術將使得電池成本更低、污染更小



東北大學的研究人員在電池技術方面取得了革命性的進步,開發了一種用於可充電鎂電池的新型陰極材料,即使在低溫下也能實現高效的充電和放電。

詳細結果發表在《Journal of Materials Chemistry A》

科學家研究了一種名為 DRX 的材料,該材料由不同的化學元素(包括鋰、鉻、錳、鐵、鋅和鉬)組成,可用作鎂基電池 (RMB) 的電極。與鋰離子電池相比,這些電池具有多種潛在優勢,但研究仍處於早期階段。

從鹽晶體結構中排出鎂離子

主要問題之一是了解如何以可逆(即可充電)的方式將鎂插入電極和從電極中取出。具有鹽結構(類似岩鹽)的 DRX 材料引起了特別的興趣。

透過遵循一系列先進技術解決了該問題,例如:

  1. 在晶體結構中創建空位(空位):透過將鋰引入 DRX 的初始成分中,在提取鋰後,會創建鎂移動所需的「空位」。
  2. 控制其他金屬的氧化態(電荷):這對於平衡鎂嵌入和脫出過程中的電荷非常重要。
  3. 增加鎂的擴散:鋰的存在促進鎂離子在結構內的擴散。

這是首次使用氧化岩作為人民幣的陰極材料。研究人員採用的高熵策略允許陽離子缺陷活化氧化岩陰極。

到目前為止,需要高溫來提高傳統陰極材料(例如具有尖晶石結構的材料)中鎂的遷移率。東北大學研究人員提出的材料在僅 90°C 的溫度下即可有效工作,表明所需的工作溫度顯著降低,因此使鎂成為一種可在陰極中獲利的材料。

這在實踐中意味著什麼

東北大學材料研究所 (IMR) 教授川口智也 (Tomoya Kawaguchi) 強調了這項研究的更廣泛意義。

該教授表示:「鋰資源稀缺且分佈不均,而鎂資源豐富,為鋰離子電池提供了更永續、更經濟的替代方案。採用新開發的陰極材料的鎂電池將在電網儲存、電動車和便攜式電子設備等多種應用中發揮核心作用,為全球轉向可再生能源和減少碳足跡做出貢獻

此外,鎂也比鋰更容易回收,造成的環境污染問題也少得多。例如,鎂常見於海鹽。

最終,這項發現代表著在尋找高效、環保的能源儲存解決方案方面向前邁出了重要一步。


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文章《鎂取代鋰:一種新技術將使電池成本更低、污染更小》來自《經濟情境》


這是在 Wed, 17 Apr 2024 10:00:46 +0000 在 https://scenarieconomici.it/magnesio-al-posto-del-litio-una-nuova-tecnica-permettera-batterie-meno-costose-e-inquinanti/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。