依托中科院青島能源所建設(shè)的青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院(下稱青島儲能院)通過一步原位合成的方式，得到了一款新型有機硼酸鎂基電解液，有效地提升了鎂/硫電池的循環(huán)性能和倍率性能，有望將低成本高能量密度的鎂/硫電池體系推向?qū)嵱没嚓P(guān)研究結(jié)果已于近日發(fā)表在《能源和環(huán)境科學(xué)》上。

研發(fā)下一代電池技術(shù)是行業(yè)共同努力的方向。在諸多新型電池體系中，出于能量密度和安全性要求，鎂二次電池得到越來越多研究人員的關(guān)注。因為鎂金屬負極具有不生長枝晶、高體積比容量、豐富的地球儲量和低成本等諸多優(yōu)點，所以其在低成本高性能電池領(lǐng)域擁有巨大的商業(yè)化潛力。

然而，鎂二次電池的發(fā)展一直受限于電解液和正極材料的缺乏。廉價易得的硫作為一種被廣泛研究的轉(zhuǎn)換型電池正極材料，為鎂二次電池正極材料的開發(fā)帶來了希望。利用鎂金屬作為負極、硫作為正極的鎂/硫電池體系理論能量密度高達1722Wh/kg，是目前商業(yè)化鈷酸鋰/石墨電池體系的4倍，是極具開發(fā)潛力的高比能量、低成本的儲能電池體系。

在高電壓可充鎂電池研究方面，考慮到傳統(tǒng)含氯的鎂電解液會腐蝕集流體，青島儲能院開發(fā)了一款耐腐蝕的裂解石墨膜集流體，利用該集流體構(gòu)建了具有優(yōu)異低溫性能的鎂雜化電池體系，在零下40°C極端工況下仍能正常工作，該電池體系將在超低溫特種電源方面有巨大的應(yīng)用前景。

在高比容量可充鎂電池研究方面，青島儲能院提出了硼基大陰離子鎂鹽的設(shè)計理念，并以此為指導(dǎo)合成了具有高離子電導(dǎo)率、非親核性、寬電化學(xué)窗口等優(yōu)異性能的電解液體系，構(gòu)建了高能量密度鎂-硫、鎂-硒電池體系。為了進一步拓寬電解液體系的電化學(xué)窗口，研究人員又采取強陰離子受體的設(shè)計原則合成了一款可以耐受4.2V高電壓的鎂電池電解液。
另外，在鎂電池的電化學(xué)機理研究方面，青島儲能院通過理論計算與實驗手段相結(jié)合的方式，為深入理解轉(zhuǎn)換型正極材料中鎂離子的具體反應(yīng)路徑與快速動力學(xué)轉(zhuǎn)化機制奠定了良好基礎(chǔ)。該研究成果得到了國家杰出青年基金、青島市儲能基金的大力支持。