“电池主要由三部分组成:正极、负极和电解液,我们的研究主要也是从这三个方面入手。”重庆大学材料科学与工程学院教授黄光胜介绍,在正极材料方面,他们研发了高容量的复合硫材料,比容量高达到1200毫安时/克(mAh/g);高倍率的多孔硫化铜纳米球,比容量能够达到250mAh/g;长寿命高电压锰基普鲁士蓝材料,能够实现3伏(V)电压,循环寿命达1万次。在负极材料方面,他们研究了十几种镁合金负极,具有不易钝化、比容量大于500mAh/g等优势;人工界面层保护金属镁负极,过电势仅50毫伏 (mV)。在电解液方面,2020年他们研发了一种全新的低成本全无机盐型电解液MLCH,这种电解液具有高电导率和稳定性;同时,团队还研发了具有高电压、低成本特点的非亲核硼基电解液,成功实现了正极、电解液等关键材料的批量试制,开发出安时级镁软包电池。
电池三大关键组成部分的技术重要进展,为镁电池走出实验室、走向应用打好了基础。
在重庆大学镁中心实验室,记者看到数颗镁电池正在进行充放电试验。黄光胜介绍,试验结果表明,他们研发的镁—普鲁士蓝电池、镁硫电池、镁硫化铜电池、镁二氧化钒电池的能量密度均已经高于磷酸铁锂电池,特别是镁硫电池,能量密度达到了300-400瓦时/千克(Wh/kg),而石墨—磷酸铁锂电池仅为160Wh/kg。