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離子液體在鎂離子電池應用中的作用

2025-01-24 09:54:14 sh默尼 36

與鋰離子電池相比,可充電鎂離子電池(RMBs)因其高容量、低成本和安全性而具有巨大的后鋰離子技術潛力。然而,在鎂電池開發(fā)過程中仍存在許多挑戰(zhàn),包括找到穩(wěn)定且與鎂陽極兼容的電解質,以及可以容納二價鎂離子的高壓陰極。已有研究將甘醇二甲醚、離子液體(ILs)和醚類等作為RMBs的電解質。其中,離子液體具有寬電化學窗口、熱穩(wěn)定性、高離子電導率等優(yōu)勢,但在實現(xiàn)可逆鎂沉積和溶解方面仍具有挑戰(zhàn)性。


將不同鎂鹽溶解在離子液體中并不能促進鎂的沉積/溶解,因為鎂離子會和離子液體中的陰離子結合。為解決這一難題,向離子液體中加入醚類的共溶劑可以提高鎂沉積和溶解的可逆性。但在高電位下實現(xiàn)兼容可逆的鎂嵌入陰極材料,并在較高電位下實現(xiàn)顯著的陽離子遷移率,以實現(xiàn)更高水平的有效運轉,仍然是實用電池的一大障礙。有三種類型的插層陰極材料被報道用于具有3D、2D1D擴散通道的鎂電池。層狀硫化物和硒化物被指定用于2D擴散通道,其中二硫化鎢(WS2)被公認為是鎂電池的首選插層主體。此外,聚苯胺(PANI)作為一種廉價、易于合成的導電聚合物,被用作WS2的添加劑以增加WS2的層間距離,從而提高離子遷移率。

基于此,來自德國烏爾姆大學Hagar K. HassanTimo Jacob團隊首次系統(tǒng)地探索了添加劑對IL基鎂電解質電化學性能的影響,揭示離子液體在鎂離子電池性能中的重要性。此外,他們將優(yōu)化后的電解質在WS2/PANI復合材料作為陰極材料,并對其電化學性能進行了研究,確定其在鎂電池配置中的兼容性。


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