Energetický institut vyvinul vysokoteplotně odolný elektrolyt „hořčíkové baterie“

Foto: const/Pixabay

S rostoucí poptávkou po rozvoji vesmíru a podzemních průzkumů, je naléhavá potřeba vyvinout speciální napájecí zdroje, které vydrží vysoké teploty (>100°C). V současnosti komerční lithium-iontové baterie však obvykle trpí výrazným zhoršením výkonu, když provozní teplota překročí 80 °C, a dokonce dochází k tepelnému úniku a explozi, což má za následek vážné bezpečnostní incidenty, napsal server Čínské akademie věd cas.cn.

Kovový hořčík vykazuje vysokou bezpečnost díky své dobré chemické stabilitě, vysokému bodu tání (651 °C) a není snadné pěstovat dendrity. Na základě toho mají hořčíkové kovové baterie důležitý aplikační potenciál v oblasti vysokoteplotních speciálních zdrojů energie. Běžné tekuté hořčíkové elektrolyty však mohou pracovat pouze v úzkém teplotním rozsahu, takže vývoj systémů hořčíkových elektrolytů odolných vůči vysokým teplotám je klíčem k vývoji vysokoteplotních hořčíkových baterií.　　

Nedávno tým Cui Guanglei, výzkumník z Qingdao Institute of Bioenergy and Processes Čínské akademie věd, spolupracoval s Qingdao University of Science and Technology a dalšími jednotkami na vývoji nového samonosného polymerního elektrolytu s jedním iontovým vodičem. Hořčíková kovová baterie sestavená s tímto elektrolytem vykazovala vynikající vysokou teplotu, elektrochemický výkon a bezpečnost. Samonosný polymerní elektrolyt vykazuje vynikající elektrochemickou stabilitu s elektrochemickým oknem vysokým až 4,8 V ( vs. Mg/Mg2 ⁺).

 Navíc díky jednoiontové struktuře podobné vodiči dosahuje číslo migrace hořčíkových iontů samonosného polymerního elektrolytu 0,79, což je mnohem více než u konvenčních kapalných elektrolytů, a sestavená Mg//Mg symetrická baterie může provádějí stabilní polarizaci a dlouhé cyklování a po cyklování nedochází k žádné zjevné nerovnoměrné depozici na povrchu hořčíkové anody. Díky své vysoké tepelné stabilitě a dobré retardaci hoření může sestavená baterie.

Mo ₆ S ₈ //Mg založená na tomto elektrolytu nejen provádět nabíjecí a vybíjecí cykly v širokém teplotním rozsahu (30-150 °C), ale také vykazuje vysokou zabezpečení za podmínek zneužití. Tato práce podporuje vývoj vysokoteplotních, vysoce bezpečných hořčíkových baterií a jejich klíčových materiálů. Související výsledky výzkumu byly publikovány v Pokročilé energetické materiály. 

Výše uvedená práce byla podporována a financována National Natural Science Foundation of China, Strategic Pilot Science and Technology Project Čínské akademie věd a Key R&D Program of Shandong Province.