离子液体在镁离子电池应用中的作用

2025-01-24 09:54:14 sh默尼 4

与锂离子电池相比,可充电镁离子电池(RMBs)因其高容量、低成本和安全性而具有巨大的后锂离子技术潜力。然而,在镁电池开发过程中仍存在许多挑战,包括找到稳定且与镁阳极兼容的电解质,以及可以容纳二价镁离子的高压阴极。已有研究将甘醇二甲醚、离子液体(ILs)和醚类等作为RMBs的电解质。其中,离子液体具有宽电化学窗口、热稳定性、高离子电导率等优势,但在实现可逆镁沉积和溶解方面仍具有挑战性。


将不同镁盐溶解在离子液体中并不能促进镁的沉积/溶解,因为镁离子会和离子液体中的阴离子结合。为解决这一难题,向离子液体中加入醚类的共溶剂可以提高镁沉积和溶解的可逆性。但在高电位下实现兼容可逆的镁嵌入阴极材料,并在较高电位下实现显著的阳离子迁移率,以实现更高水平的有效运转,仍然是实用电池的一大障碍。有三种类型的插层阴极材料被报道用于具有3D2D1D扩散通道的镁电池。层状硫化物和硒化物被指定用于2D扩散通道,其中二硫化钨(WS2)被公认为是镁电池的首选插层主体。此外,聚苯胺(PANI)作为一种廉价、易于合成的导电聚合物,被用作WS2的添加剂以增加WS2的层间距离,从而提高离子迁移率。

基于此,来自德国乌尔姆大学Hagar K. HassanTimo Jacob团队首次系统地探索了添加剂对IL基镁电解质电化学性能的影响,揭示离子液体在镁离子电池性能中的重要性。此外,他们将优化后的电解质在WS2/PANI复合材料作为阴极材料,并对其电化学性能进行了研究,确定其在镁电池配置中的兼容性。


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