Yeni ikili-tuz elektrolit organomagnezyum pil
Akıllı şebekeler tarafından temsil edilen büyük{{0}}ölçekli enerji depolama cihazlarının uygulanması, enerji depolama pillerinin çevrim ömrü, güç yoğunluğu, maliyeti ve güvenliği konusunda daha yüksek gereksinimleri ortaya koymaktadır. Oda sıcaklığında ikincil magnezyum-tabanlı pil, negatif elektrot olarak metal magnezyumun kullanıldığı bir tür elektrokimyasal enerji depolama sistemidir. cm3), elektrokimyasal döngü sırasında dendrit oluşumu yoktur ve magnezyum iyonlarının teorik indirgeme potansiyeli, lityum iyonlarınınkinden sadece yaklaşık 0,6 V daha yüksektir. Uygun bir pozitif yapısal çerçeve kullanıldığı sürece, magnezyum-tabanlı piller aynı enerji yoğunluğunu koruyabilir. Ayrıca, magnezyum iyonlarının kararlı geri dönüşümlü birikimi/soyulması, anot terminalinin hacim genişlemesini bastırmaya, elektrolit tüketimini azaltmaya ve magnezyum-tabanlı pillerin çevrim ömrünü ve güç yoğunluğunu önemli ölçüde iyileştirmeye yardımcı olur. Bu nedenle, magnezyum-tabanlı piller, enerji yoğunluğundan ödün vermeden yeni-nesil enerji depolama sistemlerinin endeks gereksinimlerini karşılayabilir.
Bununla birlikte, magnezyum iyonlarının kafes içi -yavaş yavaş göçünün dezavantajları ve inorganik çerçevelerin düşük teorik kapasitesi, magnezyum pillerin geniş uygulamasını hala sınırlandırmaktadır. Lityum-magnezyum çift-tuz elektrolit sistemi, pozitif elektrot kafesine baskın lityum iyonlarını (magnezyum iyonları yerine) araya sokarak, pozitif aşırı kinetiklerin aktivasyonunu gerçekleştirebilir, magnezyum metali negatif aşırı döngü süreci ve magnezyum iyon kinetiklerinden kaçınma Zayıf performansın dezavantajı, magnezyum piller için katot malzemelerinin seçim aralığını büyük ölçüde genişletir. Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi, Şanghay Seramik Enstitüsü'nde araştırmacı olan Li Chilin liderliğindeki bir ekip, çoklu-elektron reaksiyonları için çift -tuz elektrolitleri tarafından etkinleştirilen bir organomagnezyum pil sınıfı önerdi.
Redoks reaksiyon bölgeleri olarak yüksek yoğunlukta karbonil grupları (C=O) içeren nanoyapılı organik sistemler, 350-400mAh/g'ye (üç-elektron transferi) kadar tersinir kapasiteler sağlayabilir. Grafen oksit (RGO) kablolamasının azaltılmasıyla daha da elde edilebilir Yüksek-hızlı elektrokimyasal performans, kapasitesi 2,5A/g (5C) ve 5A/g (10C) akım yoğunluklarında 200 ve 175mAh/g'de tutulabilir ), sırasıyla. Yüksek-hız performansı, yüksek akım ve uzun döngüden de yararlanır. Bu koşullar altında magnezyum anotta hala dendrit oluşumu yoktur. Bu mükemmel performans, Na2C6O6'daki (10-12-10-11 cm2/sn) lityumun yüksek içsel difüzyon katsayısından ve yüzde 60'tan fazla psödokapasitif katkıdan, daha güçlü olmayan -lityum sabitleme etkisi (Na-OC ve Mg-OC gerçekleştirme yoluyla) tanelerdeki C6O6 tabakasının pul pul dökülmesini engelleyebilir ve en az 600 şarj-deşarj döngüsüne ulaşabilir. Bu organomagnezyum pilin katot aktif maddesinin enerji yoğunluğu 500Wh/kg'ı aşabilir ve 4000W/kg üzerindeki güç yoğunluklarını tolere edebilir, bu da inorganik yapılara dayalı yüksek potansiyelli interkalasyon katot malzemelerinin seviyesini aşar.
Ekip, uzun süredir magnezyum-tabanlı pillerin kinetik iyileştirme stratejisine ilişkin araştırmalara kendini adamıştır. İlk aşamada, anyon interkalasyon aktivasyonu ve reaksiyon merkezi maruziyetine sahip magnezyum florür grafen piller geliştirildi ve büyük-kapasiteli polisülfid dönüşüm reaksiyonlarına dayalı çift-tuzlu magnezyum-tabanlı piller geliştirildi. geliştirildi. , yüksek-hızlı, uzun-döngü Mg-S pillerin gerçekleştirilmesi önerilmiştir.
