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為負極，要求Mg/Mg2+電化學(xué)可逆地進行沉積/溶解。由于Mg較活潑，只適宜在有機非質(zhì)子極性溶劑中進行該反應(yīng)。

鎂二次電池由于其安全和價格因素在大負荷用途方面具有潛在優(yōu)勢，因此，被認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行可逆脫嵌的正極材料方面，而對于負極材料的研究報道相對較少，一般是采用金屬鎂作為負極。與鋰電池相似，金屬鎂作為負極材料，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，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)