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  鎂二次電池作為一種低成本、高安全的儲(chǔ)能技術(shù)，正受到國(guó)內(nèi)外廣大科研人員的關(guān)注。美國(guó)能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室、日本豐田集團(tuán)、歐盟“展望2020”科研計(jì)劃等都在積極布局鎂電池研發(fā)項(xiàng)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(zhǎng)枝晶、高體積比容量（3833mAh/cm3，鋰金屬僅有2036mAh/cm3）、高儲(chǔ)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(jìng)爭(zhēng)性優(yōu)勢(shì)。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(shí)用化的發(fā)展進(jìn)程。盡管十多年來(lái)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(diǎn)。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(wú)電解液泄露、易于組裝電池和結(jié)構(gòu)柔性等優(yōu)點(diǎn)，但是目前關(guān)于聚合物電解質(zhì)在鎂電池中的應(yīng)用報(bào)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(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院通過(guò)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(jí)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(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和青島科技項(xiàng)目基金的支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201805930