憑借鎂金(jīn)屬的高(gāo)體積比容量、高(gāo)安全性、高(gāo)自(zì)然豐度以及低(dī)成本等諸多優勢，鎂金(jīn)屬二次電池受到(dào)的關注日益增多，成爲“後锂離子電池”時(shí)期極具發展潛力的電池體系之一。中國是全球最大(dà)的鎂資源及鎂加工(gōng)産品的生産國和(hé)出口國，因此，我國發展鎂電池具有得天獨厚的資源優勢和(hé)産業優勢。然而，鎂金(jīn)屬二次電池的發展尚處于初期階段，還有諸多技術瓶頸亟待克服。
中科院青島生物能(néng)源與過程研究所固态能(néng)源系統技術中心圍繞鎂電池中的關鍵科學問題，開(kāi)展了(le)大(dà)量富有影響力的研究工(gōng)作(zuò)，近期在國際權威期刊Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials和(hé)Advanced Energy Materials上(shàng)相繼發表了(le)系列重要研究進展。
針對(duì)目前争議(yì)較多的鎂金(jīn)屬負極是否存在枝晶問題，研究團隊通過多種手段證明(míng)，在與鎂金(jīn)屬負極兼容性較好(hǎo)的含氯鎂電解液中，在實用(yòng)化的電流密度和(hé)面容量條件下(xià)（≤ 5 mA cm-2，> 4 mA h cm-2），在不做任何集流體修飾的前提下(xià)，鎂金(jīn)屬沉積物依舊非常地均勻且緻密，充分體現(xiàn)了(le)鎂金(jīn)屬負極的獨特優勢。但(dàn)是在0.1-1 mA cm-2的适中電流密度範圍内，鎂金(jīn)屬負極的不均勻溶出行爲造成其表面出現(xiàn)嚴重的腐蝕坑，進而導緻後續循環過程中的鎂金(jīn)屬沉積不均勻，最終造成鎂金(jīn)屬負極的過早失效或内短路問題。
更有趣的是，在含氯鎂電解液體系中，這(zhè)種不均勻溶出行爲與施加電流大(dà)小(xiǎo)存在密切的聯系。通過多種原位譜學表征證明(míng)，施加電流大(dà)小(xiǎo)直接影響了(le)電化學反應界面處的含氯物種分布，進而引發了(le)不同的鎂溶出行爲。這(zhè)項研究将會(huì)引起大(dà)家對(duì)各種金(jīn)屬負極溶出行爲的重點關注，并啓發研究人員們，綜合考慮金(jīn)屬負極的沉積-溶解過程才能(néng)判斷其真正的實用(yòng)性。
研究團隊早期開(kāi)發了(le)大(dà)量銅硫化合物和(hé)銅硒化合物儲鎂正極材料，但(dàn)對(duì)于其電荷存儲機制認識不足。近期，團隊以Cu2-xSe爲模型材料，充分闡明(míng)了(le)該類材料中的特殊陰離子補償機制。與先前被廣泛報(bào)道(dào)的Cu2+—Cu+—Cu0分步置換反應機理(lǐ)不同，該工(gōng)作(zuò)證明(míng)了(le)該類材料中普遍存在的兩個放(fàng)電平台分别對(duì)應于：Cu2-xSe與Cu2Se的轉化反應，以及Cu2Se與Mg2+的置換反應。
在Cu2-xSe與Cu2Se的轉化反應過程中，可溶性多硒化物介導的Sen2-/Se2-陰離子氧化還原過程有利于正極側的電荷存儲，但(dàn)是伴随而來(lái)的多硒化物溶解-穿梭會(huì)導緻電池性能(néng)下(xià)降。因此，研究團隊又通過在Cu2-xSe正極中引入Mo6S8，制備得到(dào)的嵌入-轉化型複合正極能(néng)夠有效固定正極側的多硒化物，顯著提高(gāo)了(le)電化學性能(néng)。
具體而言，在100 mA g-1的電流密度下(xià)，可逆比容量從(cóng)140 mAh g-1提高(gāo)到(dào)220 mAh g-1，而且倍率性能(néng)和(hé)長循環穩定性也(yě)有大(dà)幅提升。這(zhè)項工(gōng)作(zuò)爲硫族轉化型正極的研究提供了(le)全新認識，對(duì)新型高(gāo)能(néng)儲鎂正極的開(kāi)發具有重要意義。易諾科技認爲鎂金(jīn)屬元素的提煉和(hé)開(kāi)發，可借助手持式合金(jīn)分析儀來(lái)提高(gāo)工(gōng)作(zuò)效率，不管是鎂合金(jīn)分揀，還是确認未知(zhī)材料中，是否含有鎂元素，手持式合金(jīn)分析儀都能(néng)很(hěn)好(hǎo)的幫助用(yòng)戶進行辨别——手持式合金(jīn)分析儀具有哪些(xiē)優秀特性？
爲了(le)充分發揮鎂金(jīn)屬電池的高(gāo)安全特性，進一步拓展其在高(gāo)溫特種電源方面的應用(yòng)場景，研究團隊設計(jì)開(kāi)發了(le)一種具有自(zì)支撐特性的單離子導體聚合物基鎂電解質，表現(xiàn)出優異的綜合電化學性能(néng)。利用(yòng)該聚合物電解質組裝的鎂金(jīn)屬二次電池能(néng)夠在150 ℃高(gāo)溫條件下(xià)正常運行，爲地下(xià)資源勘探、火星探測等高(gāo)溫特種電源領域提供了(le)技術儲備。
目前，研究團隊已在鎂金(jīn)屬二次電池領域發表高(gāo)影響力SCI論文(wén)三十餘篇，緻力于打造鎂電池，尤其是高(gāo)性能(néng)固态鎂電池領域的原始創新策源地，并且已成長爲國際上(shàng)具有較高(gāo)顯示度的研究團隊之一。團隊圍繞鎂電池關鍵材料開(kāi)發和(hé)器件設計(jì)已申請(qǐng)相關專利十餘項，基本形成具有完全自(zì)主知(zhī)識産權的鎂電池核心技術。上(shàng)述工(gōng)作(zuò)得到(dào)了(le)國家重點研發計(jì)劃、中科院戰略性先導專項、國家自(zì)然科學基金(jīn)委、中科院青促會(huì)、山東省重點研發計(jì)劃等項目的支持。