香港大学机械工程学系梁耀昌教授领导的研究团队，在电池技术方面取得重大突破，研发出高性能准固态镁离子电池。这种创新的设计为传统锂离子电池提供了一种可持续、安全、高能量密度的替代品，解决了材料稀缺和安全问题的局限性。
最近发表在《科学进展》杂志上的标题为“下一代镁离子电池:多价金属离子存储的准固态方法”，这种新型镁离子电池有可能彻底改变这个行业。梁教授说:“这是一个改变游戏规则的发展。”
近年来，鉴于锂离子电池的局限性，镁离子电池已成为一种潜在的解决方案。然而，开发高效镁离子电池的道路充满了挑战，包括需要克服水或水基系统中狭窄的电化学窗口，以及非水系统中较差的离子电导率。
为了解决这些问题，梁教授的团队开发了一种工作电压超过2v的盐水镁离子电池。然而，它仍然落后于非水的对应物，因为在阴极中质子比镁离子存储的优势。
“与me相比，氢离子或质子更小、更轻tal离子。由于它们的大小，质子可以很容易地进入电池的阴极结构。然而，这就产生了一个问题，因为质子和镁离子会争夺空间，这严重限制了电池可以储存的能量和续航时间，”梁教授团队的博士生、该研究的第一作者莎拉·梁(Sarah Leong)说。
然而，该团队不懈的努力终于取得了成果，引入了准固态镁离子电池(QSMB)，这是一种创新的电池设计，使用聚合物增强的电解质来控制质子和金属离子之间的竞争。
QSMB具有令人印象深刻的2.4 V电压平台和264 W·h kg-1的能量密度，超越了目前的mg离子电池的性能，几乎与锂离子电池的性能相匹配。
梁教授说:“我们的准固态镁离子电池结合了两者的优点，既提供非水系统的高电压，又提供水系统的安全性和成本效益。它代表了高性能镁离子电池发展的重要一步。”
为了对QSMB进行最终测试，研究小组进行了大量的循环测试，结果令人惊讶。即使在零下(-22°C)的极端条件下，QSMB在900次循环后仍保持了90%的容量。电池也不易燃，耐40大气压以上的压力。这种水平的耐用性和性能使QSMB成为消费电子产品的有希望的候选人，即使在寒冷的气候下。
梁教授团队的研究助理教授潘文鼎博士认为，QSMB技术有可能重塑能源存储的格局，并为我们的世界提供可持续的动力。
他说:“在我们的研究中提出的先进电解质开发策略具有超越镁离子电池的潜力，可以扩展到其他多价金属离子电池，如锌离子和铝离子电池。我们相信这项研究将为下一代储能解决方案铺平道路，这些解决方案不仅高效而且环保。”
更多资料:kewah Leong等，下一代镁离子电池:多价金属离子存储的准固态方法，Science Advances(2023)。DOI: 10.1126 / sciadv。adh1181期刊信息:科学进展
由香港大学提供 引用:创新的电池设计提供高能量密度和可持续性(2023,10月30日 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。
