研究人员设计新型电解质实现高能量密度的可充电镁和钙电池

马里兰大学 (UMD) 和美国陆军作战能力发展司令部 (DEVCOM) 和陆军研究实验室的研究人员设计了一种新型电解质，其中包含一类新型溶剂，可导致基于镁 (Mg) 或钙 (Ca)的电池，同时具有与锂基电池相同或更高的能量密度。一篇关于这项工作的论文发表在《科学》杂志上。

与锂相比，镁形成的枝晶更少——这是锂电池安全问题的主要原因。

尽管有这些优势，镁金属电池仍然面临许多阻碍其发展的问题。一个主要问题与电池运行期间镁与传统电解质的强烈反应有关——两个电极都必须与电解质兼容，以便电池获得足够的能量密度。

作为阳极材料，镁有腐蚀电解质并在阳极周围形成厚涂层的趋势。

虽然锂离子电池中的类似涂层能够使锂离子扩散并保护电解质免于进一步分解，但这种涂层反而会阻止镁镀层并抑制必要的电化学反应的发生。

UMD 研究团队开发了一种新的设计策略，其中包含了一类新的溶剂。电解液设计不仅防止了腐蚀过程，而且还显着增加了阳极和阴极的反应动力学，提高了电池的整体性能。

研究人员还发现，他们可以将相同的设计原理应用于属于二价金属类别的其他材料，而不仅仅是镁。

在他们的实验中，新的电解质设计策略使研究人员能够规避常见的可充电镁金属电池 (RMB) 和可充电钙金属电池 (RCB) 的挑战。

陆军研究人员主要通过密度泛函理论 (DFT) 计算支持这项研究，这有助于团队了解新电解质导致这些改进的原因，并指导寻找新电解质。

该团队计划优化电解质，然后将该概念升级为大型动力电池。新设计策略可能标志着二价金属电池的真正突破。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com