科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電動(dòng)汽車鋰電池替代品

伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校(UniversityofIllinoisatChicago，UIC)研究人員對(duì)電動(dòng)汽車電池的研究又邁出一步，該團(tuán)隊(duì)以鎂離子打造的電動(dòng)汽車電池，也許能跑贏鋰離子電池電動(dòng)汽車。該研究小組透過帶正二價(jià)的鎂離子，每一個(gè)離子攜帶一個(gè)正電荷，并在電池狀的化學(xué)反應(yīng)中，使用類似現(xiàn)今許多設(shè)備架構(gòu)上的電極，以進(jìn)一步取代鋰離子。

“由于鎂是攜帶兩個(gè)正電荷的離子，因此每次我們使用鎂離子作為電池材料，將可觸動(dòng)兩倍的電子。”學(xué)術(shù)界化學(xué)首席研究人員、UIC助理教授JordiCabana表示，“我們希望，這項(xiàng)工作可為高電壓、高能量電池開啟一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)路徑。”

該研究是美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(ArgonneNationalLaboratory)主導(dǎo)的能源創(chuàng)新中心(EnergyInnovationHub)的一個(gè)部門--JointCenter能源存儲(chǔ)研究(JointCenterforEnergyStorageResearch)部的一部分，該研究的目的是實(shí)現(xiàn)電池性能的革命性進(jìn)展，且研究結(jié)果已發(fā)表在先進(jìn)材料(AdvancedMaterials)刊物上。

每個(gè)電池由一個(gè)正、負(fù)電極和電解質(zhì)組成，其中電極互換通常是正電荷的電子和離子，僅是電絕緣體的離子流經(jīng)電解質(zhì)，以便迫使電子流過外部電路，進(jìn)一步供電到車輛或設(shè)備。

對(duì)電池再充電時(shí)，電極的互換是可逆的，然而在此逆過程中的化學(xué)反應(yīng)并不完全有效，這限制了電池還可被再充電的次數(shù)。

鎂離子電池研究已有進(jìn)展

“若你可以做到越多次數(shù)電極互換的來回，你就能為電池充電更多次，且還可在充電過程中使用電池。”Cabana進(jìn)一步解說，“在我們的研究案例中，我們希望有最大的電子數(shù)量，以便移動(dòng)離子，因?yàn)楫?dāng)離子進(jìn)入或離開時(shí)，會(huì)扭曲電極材料的結(jié)構(gòu)，然越多結(jié)構(gòu)被扭曲，就有越大量的能量會(huì)消耗在搬回離子，如此一來，就會(huì)變得更難對(duì)電池充電。”

“就像一個(gè)機(jī)械停車塔，只能提供一定的空間供汽車停放，”Cabana解釋，“但是，你還是可和其他人一樣把車停在每個(gè)空間，卻無需扭曲停車塔的結(jié)構(gòu)。”

“經(jīng)研究證實(shí)，鎂可逆插入電極材料的結(jié)構(gòu)中，此一結(jié)果讓我們更進(jìn)一步接近鎂離子電池原型。”Cabana指出。

Cabana并總結(jié)，“我們的研究成果仍不是一個(gè)真正的鎂離子電池，只是其中的一部分，但你會(huì)在日后完成的設(shè)備中發(fā)現(xiàn)相同的反應(yīng)。”