Магний серная батарея
 | Эта статья может придать чрезмерный вес определенным идеям, инцидентам или противоречиям . ( Май 2015 ) |
Аккумулятор с магнием -сульфуркой представляет собой аккумуляторную батарею , которая использует ион магния в качестве заряда, магний металл в качестве анода и сера в качестве катода. Чтобы увеличить электронную проводимость катода, сера обычно смешивается с углеродом с образованием катодного композита. Магниевая батарея, батарея, является новой технологией хранения энергии и теперь все еще находится на стадии исследований. Это представляет большой интерес, поскольку теоретически химия Mg/S может обеспечить 1722 Вт/кг плотность энергии с напряжением при ~ 1,7 В.
Магний является обильным, нетоксичным и не разлагается в воздухе. Самое главное, что магний не образует дендриты во время процесса осаждения/снятия, что объясняется основной причиной проблемы безопасности в литий-ионной батареи и аккумуляторной батареи. Первый обзор батарей MG - S был опубликован в MRS Communications [ 1 ]
Исследовать
[ редактировать ]Тойота
[ редактировать ]В 2011 году Toyota Motor объявила о исследовательском проекте в этой области, [ 2 ] А в том же году они сообщили о новом электролите, который химически совместим с серной. [ 3 ] Электролит получали в виде комплекса кислоты Льюиса из основания Hauser (HMDS) MGCl, где HMD = гексаметидизилазид, [ 4 ] Введен C. Liebenow et al. в 2000 году [ 5 ] и Alcl 3 , концепция, похожий на бинуклеарный электролитный комплекс Аурбаха с 2001 года. [ 6 ] Хотя комплекс должен был быть уточняет рекристаллизацией, и только ТГФ может использоваться в качестве растворителя, в течение двух циклов было получено напряжение разгрузки 1 В, демонстрируя принцип.
В настоящее время известно, что в Apple, Toyota и Pellion Technologies представлены усилия по перезаряжаемым исследованиям с магниевыми аккумуляторами. [ 7 ] а также в нескольких университетах.
Helmholtz-Institute Ulm и Kit
[ редактировать ]В 2013 году исследователи объявили о новом электролите и сопровождающих батареях на основе магния. [ 8 ] Электролит более стабилен и хорошо работает с различными растворителями и при высоких концентрациях. Он поддерживает серные катоды. Два коммерческих химиката, амид магния и хлорид алюминия смешивали в растворителе, продукт можно использовать непосредственно в качестве электролита. [ 9 ] [ 10 ]
В 2015 году была представлена аккумуляторная аккумулятор MG, построенная с катодом графена нанокомпозитным нанокомпозитным , композитным анодом Mg-углерозом и не нуклеофильным комплексом Mg в тетраглим растворителе в качестве электролита. Нанокомпозиты графена -сальфура готовили с помощью комбинации тепловых и химических осадков. Клетка Mg/S обеспечивает 448 млн. Ст. Композитный катод графена-сальфура, с высокой площадью поверхности, пористой морфологией и функциональными группами кислорода, наряду с не нукулеофильным электролитом Mg обеспечивает улучшенные характеристики. [ 11 ]
В последнее время был введен новый класс, совместимые с серной и CL, был введен. [ 12 ] Он основан на слабо скоординированной соли MG с большими анионами (фторированный алкоксиборт), который может быть получен с помощью простой реакции и использовать на месте.
Университет Мэриленда
[ редактировать ]В 2015 году команда из Университета Мэриленда обнаружила, что Li Ion Additive может повысить обратимость электрохимической реакции в аккумуляторе Mg/S. Клетка Mg/S обеспечивает ~ 1000 мАч/г емкости в течение 30 циклов с двумя разгрузочными плато при 1,75 В и 1,0 В. [ 13 ] Полученная плотность энергии ячейки на уровне материала составляет 874 вин/кг, около половины ее теоретического значения.
В 2017 году та же команда успешно увеличивает стабильность циклирования ячейки Mg/S до 110 циклов, подавляя растворение полисульфида с концентрированным электролитом, что является основной причиной потери активного материала и выцветания емкости в батареях Mg/S. Они также демонстрируют, что электролит Mgtfsi 2 -MGCl 2 -DME совместим с катодом серы. В отличие от сложных электролитов, изготовленных через реакцию кислоты Льюиса или электролиты, использующие соли Mg с большими анионами, этот электролит может быть просто изготовлен путем смешивания сушеного Mgtfsi2, Mgcl 2 с DME. Эта легкая процедура синтеза позволяет этому электролиту быть удобной платформой для сообщества для дальнейшего изучения химии MG/S. [ 14 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чжао-Каргер, Чжиронг; Фихтнер, Максимилиан (сентябрь 2017 г.). «Батарея магния -сальфы: ее начало и недавний прогресс». Миссис Коммуникации . 7 (4): 770–784. doi : 10.1557/mrc.2017.101 . ISSN 2159-6859 . S2CID 49309970 .
- ^ Флетчер, Сет (18 января 2011 г.). «Правда о новой магнитной батареи Toyota» . Популярная наука . Получено 9 апреля 2015 года .
- ^ Ким, Хи Су; Артур, Тимоти С.; Оллред, Гэри Д.; Заджичек, Ярослав; Ньюман, Джон Г.; Родарский, Александр Э.; Оливер, Аллен Дж.; Боггесс, Уильям С.; Малдун, Джон (2011-08-09). «Структура и совместимость магниевого электролита с серной катодом» . Природная связь . 2 : 427. Bibcode : 2011natco ... 2..427K . doi : 10.1038/ncomms1435 . ISSN 2041-1723 . PMC 3266610 . PMID 21829189 .
- ^ Ван, Пейен; Бухмайзер, Майкл Р. (6 сентября 2019 г.). «Регаментируемая технология батареи магния -сальфы: состояние искусства и ключевые проблемы» . Усовершенствованные функциональные материалы . 29 (49). Уайли. doi : 10.1002/adfm.201905248 . S2CID 202886015 . Получено 10 декабря 2022 года .
- ^ Liebenow, c; Ян, Z; Lobitz, P (2000-09-01). «Электродезание магния с использованием растворов галогенидов органомагности, галогенидов амидомагности и органоборатов магния». Электрохимические коммуникации . 2 (9): 641–645. doi : 10.1016/s1388-2481 (00) 00094-1 .
- ^ Аурбах, Дорон; Гизбар, Хаим; Шехтер, Алекс; Чусид, Орит; Gottlieb, Hugo E.; Гофер, Йосси; Голдберг, Израиль (2002-02-01). «Растворы электролита для перезаряжаемых магниевых аккумуляторов на основе комплексов хлороалуминации органомагностия» . Журнал электрохимического общества . 149 (2): A115 - A121. Bibcode : 2002jels..149a.115a . doi : 10.1149/1.1429925 . ISSN 0013-4651 .
- ^ Джаффе, Сэм (10 апреля 2014 г.). «Батареи следующего поколения: проблемы и решения» . Получено 9 апреля 2015 года .
- ^ Чжао-Каргер, Чжиронг; Чжао, Сяньгу; Фур, Олаф; Fichtner, Maximilian (2013-08-28). «На основе бисамида неклеофильные электролиты для перезаряжаемых магниевых батарей». RSC Advances . 3 (37): 16330. Bibcode : 2013rscad ... 316330Z . doi : 10.1039/c3ra43206h . ISSN 2046-2069 .
- ^ Чжао-Каргер, Чжиронг; Чжао, Сяньгу; Ван, ди; Димант, Томас; Бим, Р. Юрген; Fichtner, Maximilian (2015-02-01). «Улучшение производительности батарей серы магния с модифицированными некулеофильными электролитами». Усовершенствованные энергетические материалы . 5 (3): N/A. doi : 10.1002/aenm.201401155 . ISSN 1614-6840 . S2CID 96659406 .
- ^ Мак, Эрик (30 ноября 2014 г.). «Новый электролит, чтобы обеспечить более дешевые, менее токсичные батареи на основе магния на основе сульфы» . Получено 9 апреля 2015 года .
- ^ Vinayan, BP; Чжао-Каргер, Чжиронг; Димант, Томас; Чакравадханула, Венката Сай Киран; Schwarzburger, Nele I.; Камбаз, Муса Али; Бим, Р. Юрген; Кюбель, Кристиан; Fichtner, Maximilian (2016-02-05). «Исследование производительности батареи магния-мульчарной батареи с использованием композитного катодного электрода на основе графена и неклеофильного электролита Mg» . Наноразмерный . 8 (6): 3296–3306. Bibcode : 2016nanos ... 8.3296v . doi : 10.1039/c5nr04383b . PMID 26542750 .
- ^ Чжао-Каргер, Чжиронг; Бардаджи, Мария Элиза Гил; Фур, Олаф; Fichtner, Maximilian (2017-06-06). «Новый класс некоррозийных, высокоэффективных электролитов для перезаряжаемых магниевых батарей». Журнал материалов Химия а . 5 (22): 10815–10820. doi : 10.1039/c7ta02237a . ISSN 2050-7496 .
- ^ Гао, Тао; Нок, Малахи; Пирс, Алекс Дж; Джилетт, Элеонора; Фанат, Xiulin; Чжу, Юджи; Ло, Чао; Suo, Liumin; Schroeder, Marshall A (2015-09-30). «Улучшение обратимости химии аккумуляторов MG/S с помощью Li+ Mediation». Журнал Американского химического общества . 137 (38): 12388–12393. doi : 10.1021/jacs.5b07820 . ISSN 0002-7863 . PMID 26360783 .
- ^ Гао, Тао; Хоу, Синьюк; Ван, Фэй; Ма, Чжаохуй; Ли, Сяоганг; Сюй, Кан; Ван, Чуншенг (2017). «Обратимая химия окислительно -восстановительной химии S0/MGSX в электролите MGTFSI2/MGCL 2 /DME для аккумуляторов перезаряжаемых мг/с». Angewandte Chemie International Edition . 56 (43): 13526–13530. doi : 10.1002/anie.201708241 . ISSN 1521-3773 . PMID 28849616 .