中科院青島能源所開發(fā)出高性能鎂電池用凝膠聚合物電解質(zhì)

鎂二次電池作為一種低成本、高安全的儲能技術(shù)，正受到國內(nèi)外廣大科研人員的關(guān)注。美國能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室、日本豐田集團(tuán)、歐盟“展望2020”科研計(jì)劃等都在積極布局鎂電池研發(fā)項(xiàng)目，足可見其重要性。在眾多堿金屬和堿土金屬負(fù)極中(鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋅)，鎂金屬負(fù)極擁有不易長枝晶、高體積比容量(3 833 mAh/cm3，鋰金屬僅有2 036 mAh/cm3)、高儲量(地殼元素中含量第五)、低成本(只有鋰金屬的1/30)等諸多競爭性優(yōu)勢。但是，目前能夠有效沉積溶解鎂的鎂電解質(zhì)一直制約著鎂電池實(shí)用化的發(fā)展進(jìn)程。盡管10多年來，研究人員開發(fā)出了一些性能優(yōu)異的有機(jī)液態(tài)電解液，但是液態(tài)電解液始終擺脫不了易揮發(fā)、易燃等缺點(diǎn)。與液態(tài)電解液相比，聚合物電解質(zhì)具有更高安全性、預(yù)防內(nèi)短路、無電解液泄露、易于組裝電池和結(jié)構(gòu)柔性等優(yōu)點(diǎn)，但是目前關(guān)于聚合物電解質(zhì)在鎂電池中的應(yīng)用報道還很少。

基于以上研究背景，依托中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所建設(shè)的青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院通過硼氫化鎂與聚四氫呋喃端羥基的原位交聯(lián)反應(yīng)，在玻璃纖維骨架上構(gòu)建了一種能夠可逆地沉積溶解鎂的凝膠聚合物電解質(zhì)體系。該凝膠電解質(zhì)表現(xiàn)出高的鎂離子遷移數(shù)(0.73)和高的室溫離子電導(dǎo)率(4.76×10-4S/cm)。而裝配該凝膠電解質(zhì)體系的Mo6S8/Mg電池不僅能在寬溫區(qū)(-20～60 ℃)內(nèi)正常工作，而且展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性能。這種原位交聯(lián)的方法為鎂電池聚合物電解質(zhì)的進(jìn)一步開發(fā)提供了一種十分有應(yīng)用潛力的策略。相關(guān)成果發(fā)表在《Advanced Materials》上， 該研究獲得國家自然科學(xué)基金杰出青年基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和青島科技項(xiàng)目基金的支持。