镁电池技术前景如何?相比锂电池的优劣势在哪里?

日期: 2024-05-24 11:05:22|浏览: 78|编号: 69089

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电池技术前景如何?相比锂电池的优劣势在哪里?

如今,各类锂电池已经成为日常生活中不可或缺的设备,无论是手机、电脑、可穿戴设备还是新能源汽车,其应用越来越广泛。但随之而来的是外界对锂电池资源的担忧,尤其是今年以来,锂电池相关原材料价格飙升,而随着人类向可再生能源发展,需要一种能够储存更多电能的技术。这迫使各国加快布局“后锂电池”时代。

近日,由英国剑桥大学、丹麦、以色列知名工程大学以及德国、西班牙研究机构组成的联合团队E-Magic将目光瞄准了镁。镁离子可以携带两个正电荷,而锂离子只能携带一个,因此理论上镁电池的能量密度可以大于锂电池。目前,实验室中的镁电池可反复充放电500次以上,研究人员将重点改进电解液,开发新型电极材料。与此同时,丰田北美研究院和美国休斯顿大学也在开发一种新型镁电池,其电极正极材料采用有机化合物,电解液采用硼。虽然这种镁电池目前只能充放电200次,但研究团队表示,“找到了开发高稳定性、高性能电池的方向”。

此外,锂电池原材料锂、镍、钴产地分布极不均衡,全球近80%锂资源集中在美洲四湖和澳洲六大矿区;78%镍资源集中在印尼、澳大利亚、巴西、俄罗斯、古巴和菲律宾五国;全球已探明钴资源约51%分布在刚果民主共和国。

相比之下,钠、镁、锌的储量就高得多,例如锂在地壳中的储量为0.0065%,全球储量仅为0.86亿吨,而钠在地壳中的储量为2.74%,仅中国柴达木盆地的钠盐储量就达3216亿吨。

另一方面,镁电池仍存在诸多技术和材料难题需要攻克,由于镁离子体积小、电荷密度高、极化性强,难以插入到大多数基质中并形成嵌入化合物,因此可用的正极材料有限。

此外,镁与水会发生反应,已报道的电解液体系包括格氏试剂溶液、有机电解液如-AICL/THFMg(Snphb)2等,但这些有机电解液在充放电过程中可能会释放气体,存在一定的安全风险。综合这些原因,镁电池全面取代锂电池可能还需要一段时间。镁电池在技术和材料方面仍有很多障碍需要克服,目前还没有找到合适的电极材料,更谈不上大规模应用。

此前,宁德时代开发了第一代钠离子电池,该电池能量密度达160Wh/kg,常温下充电15分钟即可达到80%容量。锌电池和铝电池的研发也取得了不同的进展。但总体而言,它们的成熟度距离大规模商业化应用还很远,甚至还停留在实验室阶段。

因此,“后锂电池”时代是否到来、何时到来,仍需拭目以待。无论是镁电池、锌电池还是钠电池,其成熟度距离大规模商业化应用还很远,甚至还只是在实验室阶段,性能也存在诸多缺陷。他表示,外界之所以如此热衷于这些锂电池替代技术,最核心的原因并不是它们性能更优,而是资源更加丰富、原材料更加便宜。

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