鎂二次電池作為一種低成本、高安全的儲能技術(shù)，正受到國內(nèi)外廣大科研人員的關(guān)注。美國能源部可再生能源實驗室、日本豐田集團(tuán)、歐盟“展望2020”科研計劃等都在積極布局鎂電池研發(fā)項目，足可見其重要性。在眾多堿金屬和堿土金屬負(fù)極中（鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋅），鎂金屬負(fù)極擁有不易長枝晶、高體積比容量（3833mAh/cm3，鋰金屬僅有2036mAh/cm3）、高儲量（地殼元素中含量第五）、低成本（只有鋰金屬的1/30）等諸多競爭性優(yōu)勢。但是，目前能夠有效沉積溶解鎂的鎂電解質(zhì)一直制約著鎂電池實用化的發(fā)展進(jìn)程。盡管十多年來研究人員開發(fā)出了一些性能優(yōu)異的有機(jī)液態(tài)電解液，但是液態(tài)電解液始終擺脫不了易揮發(fā)、易燃等缺點。與液態(tài)電解液相比，聚合物電解質(zhì)具有更高安全性、預(yù)防內(nèi)短路、無電解液泄露、易于組裝電池和結(jié)構(gòu)柔性等優(yōu)點，但是目前關(guān)于聚合物電解質(zhì)在鎂電池中的應(yīng)用報道還很少。
圖1 凝膠聚合物電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域示意圖
基于以上研究背景，依托青島能源所建設(shè)的青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院通過硼氫化鎂與聚四氫呋喃端羥基的原位交聯(lián)反應(yīng)，在玻璃纖維骨架上構(gòu)建了一種能夠可逆地沉積溶解鎂的凝膠聚合物電解質(zhì)體系。該凝膠電解質(zhì)表現(xiàn)出高的鎂離子遷移數(shù)（0.73）和高的室溫離子電導(dǎo)率（4.76×10-4 S/cm）。而裝配該凝膠電解質(zhì)體系的Mo6S8/Mg電池不僅能在寬溫區(qū)（-20-60 ℃）內(nèi)正常工作，而且展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性能。這種原位交聯(lián)的方法為鎂電池聚合物電解質(zhì)的進(jìn)一步開發(fā)提供了一種十分有應(yīng)用潛力的策略。
圖2 硼氫化鎂與聚四氫呋喃端羥基的原位交聯(lián)反應(yīng)的示意圖
相關(guān)成果發(fā)表在材料類頂級期刊Advanced Materials上，論文的第一作者為青島能源所博士生杜奧冰。通訊作者為青島能源所崔光磊研究員和青島科技大學(xué)周新紅副教授。
該研究獲得了國家自然科學(xué)基金杰出青年基金項目、國家重點研發(fā)計劃和青島科技項目基金的支持。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201805930
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