由于電池超級(jí)工廠、電動(dòng)汽車、電源墻和儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的興起對供應(yīng)的巨大需求，鋰獲得了“白色石油”的標(biāo)簽。對鋰離子電池的需求比以往任何時(shí)候都高，導(dǎo)致市場在未來一段時(shí)間內(nèi)面臨供應(yīng)受限，與此同時(shí)，鋰的價(jià)格上漲也推動(dòng)了鎳和鈷的價(jià)格。

 

　　隨著各國限制傳統(tǒng)燃油汽車的銷售，促進(jìn)新能源汽車的普及，作為電動(dòng)汽車和便攜式電子產(chǎn)品中最常見的電池原材料，鋰在未來的一段時(shí)間內(nèi)將繼續(xù)呈現(xiàn)供應(yīng)緊張的狀態(tài)。鋰資源在地殼中并不豐富，而且地域分布不均，這些都會(huì)大大地增加成本。

 

　　為應(yīng)對市場短缺，除了擴(kuò)大鋰的開采外，制造商也將目光轉(zhuǎn)向了更廉價(jià)的其他金屬材料上，而在科研領(lǐng)域，對其他金屬能否替代鋰的研發(fā)工作也正在如火如荼的進(jìn)行中。

 

　　

　　“開發(fā)具有成本效益和高性能的電池勢在必行，目前，鋰離子電池仍占據(jù)大部分市場，但在鋰資源和能量密度方面都受到限制。” 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的研究人員說。

 

　　鎂作為鋰的替代品具有幾個(gè)顯著的優(yōu)勢，特別是作為電池的陽極，它負(fù)責(zé)向設(shè)備釋放能量。

 

　　首先，鎂是地殼中第五豐富的金屬，其成本不到鋰的1/30，具有出色的操作安全性和平滑的沉積形態(tài)。其次，鎂金屬電池是大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的有吸引力的候選者，主要是因?yàn)樗鼈兊母吣芰棵芏龋_(dá)到400wh/kg，是磷酸鐵鋰電池的3.2倍！

 

　　但是鎂金屬電池也有一些很明顯的缺點(diǎn)：鎂作為金屬陽極與大多數(shù)電解質(zhì)不相容；鎂的高電荷密度需要更高的能量來實(shí)現(xiàn)陽離子的溶解和擴(kuò)散，因此充放電循環(huán)需要更長的時(shí)間。

 

　　解決的辦法最有希望的是用鋰離子處理鎂金屬來制造混合電池，研究人員說。

 

　　中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的一組研究人員總結(jié)了該領(lǐng)域最新的工作進(jìn)展，比較了擬議的鎂鋰電池的能量和功率密度，探索了鋰對改善鎂基正極和負(fù)極電化學(xué)性能的貢獻(xiàn)，確定了鎂鋰混合電池的幾大優(yōu)勢：

 

　　保持了電池的高能量密度；相比鋰離子電池，它更廉價(jià)；它結(jié)合了鋰和鎂的優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)快速的電極動(dòng)力學(xué)和平滑的陽極沉積形態(tài)。

 

　　為了在鎂鋰混合電池配置中實(shí)現(xiàn)高理論值，研究人員確定性能最佳的混合電池配置必須具有高離子電導(dǎo)率和寬電化學(xué)窗口。

 

　　“鋰離子電池已經(jīng)商業(yè)化了幾十年，但經(jīng)過大量研究，它們的能量密度可能不會(huì)增加，鋰也不會(huì)變得更加豐富，”研究論文的主要作者李教授說。“為了推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展，我們正在轉(zhuǎn)向鎂鋰混合電池。這項(xiàng)研究仍處于起步階段，仍需要進(jìn)行大量研究才能實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。”

 

　　性能更優(yōu)，更廉價(jià)的電池是制造商和消費(fèi)者追求的目標(biāo)，鎂鋰混合電池?zé)o疑完美符合了這個(gè)要求，這也是它備受研究人員青睞的原因。

 

　　這篇研究論文近期發(fā)表在了《Energy Material Advances》上，研究人員旨在說明鋰對正極和負(fù)極側(cè)電化學(xué)性能的改進(jìn)，并為該領(lǐng)域的未來研究提供新思路啟發(fā)。