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 據(jù)外媒報道，由美國圣母大學（University of Notre Dame）化學和生物分子工程系教授Jennifer L. Schaefer領(lǐng)導的研究人員，分析了鎂離子導電固體聚合物電解質(zhì)如何在兩個獨立的電池系統(tǒng)中工作。
Schaefer表示：“為了進一步實現(xiàn)運輸電氣化，開發(fā)可再生能源儲能系統(tǒng)，需要改進儲能設(shè)備。為了滿足這些需求，除鋰離子電池之外的其他電池系統(tǒng)受到關(guān)注。在這些電池系統(tǒng)中，可充電鎂金屬電池系統(tǒng)頗具吸引力，因為鎂儲量豐富，而且金屬鎂負極具有高體積容量。”
離子電池中包括正、負極和電解質(zhì)。通常情況下，電解質(zhì)是一種溶解在液體中或分散在凝膠中的鹽，將兩個電極連接起來。向電極施加電荷時，會發(fā)生電化學反應，將分子分裂成基本成分。這些成分，通常是原子離子和電子，分別移動至相反的電極，以一種方式重新組合，要么向連接的設(shè)備釋放能量，要么從電源吸收能量。

據(jù)介紹，帶有非液體電解質(zhì)的鎂金屬電池一直未得到充分研究，因其存在嚴重的離子傳輸和/或界面化學問題。帶有液體電解質(zhì)的鎂金屬電池前景較好，但也面臨著與鋰離子電池相同的問題，包括揮發(fā)性、易燃性和可能出現(xiàn)泄漏，以及腐蝕性和/或可逆性問題。

Schaefer表示：“與液體電解質(zhì)相比，固體聚合物電解質(zhì)具有更高的熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性。同時，相對于無機固體電解質(zhì)，固體聚合物電解質(zhì)的成本和密度更低，具有潛在的優(yōu)勢。雖然鋰離子導電固體聚合物電解質(zhì)已得到廣泛研究，但關(guān)于鎂離子導電版本的成功報道相對較少。”

在這種情況下，對這類系統(tǒng)中離子如何反應和傳輸?shù)牧私庖灿邢蕖Ｔ撗芯繄F隊分析了如何通過聚合物中的鎂基鹽制成鎂聚合物電解質(zhì)PCL-PTMC，并與普通的聚醚電解質(zhì)進行比較，探討兩種電解質(zhì)與鎂金屬負極的接觸情況。通過光譜技術(shù)檢測每種電解質(zhì)的離子形態(tài)，結(jié)果表明PCL-PTMC中的鎂離子以離子絡合物的形式存在，與其他離子鍵合，而不是以游離鎂離子的形式存在。

“如之前的鋰鹽報道，PCL-PTMC中帶正電荷的離子與聚合物鏈之間的相互作用，要弱于其他聚合物。”Schaefer指出，較弱的相互作用可以改善帶正電荷離子的傳導。“然而，含有鎂PCL-PTMC電解質(zhì)的電芯極化，導致產(chǎn)生高度分散的、呈顆粒狀的沉積物。”

研究人員推斷，通過光譜識別出來的鎂絡合物參與傳導后在電極上分解，從而抑制電極進一步相互作用。該團隊計劃繼續(xù)探討其他鹽類，以及其他電解質(zhì)界面，以避免鎂電極受到不良化學沉積的影響。

Schaefer表示，未來的工作將集中在克服界面問題和量化鎂傳導的方法上。

原標題：美國圣母大學開發(fā)非鋰離子電池系統(tǒng) 為下一代儲能系統(tǒng)供電