鎂二次電池材料研究現(xiàn)狀

鎂二次電池是近年來發(fā)展起來的一種極具潛力的新型可充電池。鎂二次電池的工作原理與鋰離子二次電池原理相同，組成鎂二次電池的核心是Mg陽極、電解質(zhì)溶液及能嵌入Mg2+的正極材料。鎂二次電池以Mg為負(fù)極，要求Mg/Mg2+電化學(xué)可逆地進(jìn)行沉積/溶解。由于Mg較活潑，只適宜在有機(jī)非質(zhì)子極性溶劑中進(jìn)行該反應(yīng)。

鎂二次電池由于其安全和價格因素在大負(fù)荷用途方面具有潛在優(yōu)勢，因此，被認(rèn)為是有望適用于電動汽車的一種新型綠色電池。同時，也是繼一次電池以后，參照鋰離子電池原理提出的新電池，被稱為是具有良好發(fā)展前景的新型可充電池。

2000年，Aurbach等人研制出了較完整的鎂二次電池體系，使鎂二次電池的研究得到了突破性的進(jìn)展。目前，鎂二次電池的研究重點放在尋找適合的電解液體系以及能夠進(jìn)行可逆脫嵌的正極材料方面，而對于負(fù)極材料的研究報道相對較少，一般是采用金屬鎂作為負(fù)極。與鋰電池相似，金屬鎂作為負(fù)極材料，可能存在的問題是：在長期循環(huán)過程中，容易在電極表面形成鎂枝晶，導(dǎo)致電池性能變差，甚至造成短路。

由于鎂電池的研究還處于初級階段，對電極材料及電解質(zhì)材料合成及其電化學(xué)性能的研究都不夠完善。鎂二次電池具有廉價、安全、環(huán)境友好等優(yōu)點，與鉛酸和鎳鎘電池相比可以提供很高的能量密度，但是，鎂二次電池的發(fā)展受到了兩方面的阻礙：一方面，由于鎂的電化學(xué)活性，鎂在絕大部分溶液中都會生成表面鈍化膜，二價鎂離子難以通過這種鈍化層，使鎂難以溶解和沉積，從而限制了其電化學(xué)活性；另一方面，二價鎂離子電荷密度大，溶劑化作用強(qiáng)，較難插入到許多基質(zhì)中。

目前人們對鎂二次電池的研究還處于初級階段，所開發(fā)的正極嵌入材料還比較少，而且大部分循環(huán)性能不佳。在電解液方面，仍面臨如何提高電導(dǎo)率和穩(wěn)定性的問題。因此尋找合適的電解質(zhì)電解液體系和正極材料是鎂二次電池研究的關(guān)鍵。

來源：中國選礦技術(shù)網(wǎng)