镁电池正从实验室走向应用

　　据了解，镁电池已被欧盟确定为研究项目；美国能源部也开始安排项目，支持一批著名研究单位介入研究；日本电池行业认为，镁电池可能成为锂电池的颠覆者。

　　从电池三大组件入手攻坚克难

　　镁电池要从实验室走进实际应用，还有许多技术以及材料方面的难题需要攻克。

　　“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785瓦时/千克（Wh/kg），而石墨—磷酸铁锂电池仅为160Wh/kg。

　　“目前，我们已经拥有镁空气电池、海水激活电池，镁干电池等一系列电池的制造技术。”黄光胜介绍，镁空气电池属于一次镁燃料电池的一种，阴极使用的是空气，通过阴阳极氧化还原反应放电，是一种清洁、安全、高效的新型能源电池，其能量密度是铅酸电池的20倍以上，可为电视、照明灯、便携电脑、手机及GPS等设备供电。目前，他们已经与企业合作开始批量生产。

　　镁海水激活电池是直接利用海水，将金属镁的化学能转化为电能的装置，它以镁为负极材料并以海水为电解质，其最突出的特点就是不需要另外携带电解质，并且具有能量密度高、安全性好、可进行全海深工作的优点，在深海着陆器、深海原位实验站等海洋装备领域具有很好的应用前景。

　　打造新型储能科技创新平台

　　“在镁储氢、镁电池研发上，我国具有显著的技术基础和优势。”潘复生指出，在镁金属的研究和加工方面我国已经处于领先水平，重庆大学国家镁合金工程技术研究中心拥有世界上最大的镁电池研究团队和镁固态储氢团队，已开发多种镁离子电池和储氢密度高达6.1wt%、高安全性的新型储氢材料，其主要指标均处于世界领先水平。2018—2019年，重庆大学、重庆市科技局联合投入2000多万元支持镁储能材料研究。