化工仪器网手机版
移动端访问更便捷
中科院高温镁电池电解质研究获进展
2025年04月14日 14:12:57
来源：化工仪器网 点击量：6104
中国科学院青岛生物能源与过程研究所科研人员等在高温镁金属电池聚合物电解质研究方面取得进展。
高温电池(High-Temperature Battery)是一类专门设计在高温环境(通常指≥80℃甚至更高温度)下稳定工作的电池。与常规电池不同，高温电池通过特殊的材料选择、电解质设计和界面优化，解决了传统电池在高温下易失效、寿命短或存在安全隐患的问题，适用于极端场景(如深海探测、太空设备、工业高温环境等)。
镁金属因其高化学稳定性(熔点达651℃)、低枝晶生长倾向和低成本等特性，被视为开发耐高温电池的理想负极材料。然而，传统液态镁电解质在高温下易挥发、易燃，且界面副反应严重，导致电池循环寿命和安全性受限。此外，镁离子(Mg²⁺)的高电荷密度使其在正极材料中的扩散动力学缓慢，进一步制约了电池性能。因此，开发耐高温、高离子电导率且界面稳定的聚合物电解质成为关键突破方向。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所科研人员等在高温镁金属电池聚合物电解质研究方面取得进展。该研究在新型镁电池聚合物电解质开发及镁金属负极界面构筑等成果的基础上，选用具有高热稳定性和优异镁负极兼容性的聚环氧氯丙烷进行改性，并引入双官能团小分子季铵化交联剂策略，实现了聚环氧氯丙烷的原位交联，并在其中引入季铵根官能团。
研究选用聚环氧氯丙烷(PECH)作为基体材料，其高热稳定性(>150℃)和镁负极兼容性显著优于传统液态电解质。通过引入双官能团小分子季铵化交联剂，实现聚合物的原位交联。这一策略不仅增强了电解质的机械强度，还通过季铵根官能团的分解，在镁负极表面形成富含Mg₃N₂的有机-无机复合固体电解质界面(SEI)。该界面具有高导镁能力和化学稳定性，有效抑制了副反应和枝晶生长。
研究团队发现，季铵根官能团的最低未占分子轨道(LUMO)能级较低，使其优先在负极表面分解，从而定向调控SEI的组成与结构。结合青岛能源所前期在单离子导体聚合物电解质中的积累(如2022年开发的“自支撑单离子导体膜”)，进一步优化了镁离子的迁移数(达0.79)，显著降低界面极化。
青岛能源所的研究通过分子设计-界面工程-器件验证的全链条创新，推动了高温镁金属电池从实验室走向实际应用。其成果不仅为耐高温电池体系提供了新范式，也为我国在下一代高安全储能技术竞争中占据先机奠定了基础。
该工作由青岛能源所和青岛大学合作完成。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、青岛市自然科学基金等的支持。相关研究成果《Critical Ingredients Revitalize Magnesium-Metal Batteries: Rationality and Challenges》《In Situ Cross-Linking and Interfacial Engineering via Multifunctional Diamine Additive for High-Temperature Magnesium Metal Batteries》于近日发表发表在《先进材料》上。
相关阅读 Related Reading
查看更多+-
生态环境部根据省级生态环境部门报送的试点单位情况，经审核，生态环境部建立了优化废铅蓄电池跨省转移管理试点单位清单（第二批），现予印...2025-04-21 14:47:40
-
水性电池是以水溶液为电解质的电池技术，与传统的有机电解质电池相比，在安全性、成本及环境友好性上有突出表现，因此成为了近年来研究的热...2025-04-17 17:23:28
-
原材料资源储量丰富、成本低廉、供应稳定且环保的优势，以及技术不断成熟帮助下，钠电池的商业化发展较为顺利，也顺势成为了未来重要的储能...2025-04-15 17:12:30
-
瑞典林雪平大学研究人员利用一种创新的流体形态电极，研发出能被塑造成任何形状的电池，这种电池柔软且可延展，并且采用的是液态电极，因此...2025-04-15 13:04:01
-
4月8日，福建农林大学材料工程学院绿色光电器件与储能电池团队青年教师林智超与西安交通大学、河南大学、澳门大学等单位合作，在《自然》...2025-04-11 11:04:46
版权与免责声明
- ①凡本网注明“来源：化工仪器网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：化工仪器网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
- ②本网转载并注明自其他来源（非化工仪器网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
- ③如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
