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谁可以解释一下为什么镁离子电池比锂离子电池牛?

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牧羊人·90.00

2016-09-06提问

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在锂离子电池中,一个单电荷的锂离子在两个电极之间流动,电子是在外部电路中的流动。如果太多的锂离子嵌入两个原子层中间,那么电极的原子结构可能发生变化,这关乎着电池的充电能力。

在氧化锰电池电极(Mn2O4)中,带两个正电荷的镁离子(Mg2+)可以在每个插层中提供两个电子,是相同密度的不可逆变形无电极材料中电流的两倍。据有关资料显示,Mg2+可以轻松可逆地嵌入LiMn2O4的。

因此,在以后,采用Mg2+嵌入插层优势的负极电池系统,其能量密度是市场上锂电池密度的两倍,甚至是多倍。

所以,由正极和负极两种电极构成的电池,通常用绝缘体将两电极隔开。电池在使用时,电流在电池外部的电路中流动,电池内部的带电原子在两电极间流动。从电解液中插入太多的离子进入电极会导致电极的原子结构,从而限制了电池的充电能力。采用Mg2+离子代替单电荷锂离子的电池,其能量密度和插层离子电位都会提高。目前,镁电池的主要难题就是找到能够存储大量的Mg2+离子的阴极材料。据有关资料显示,具有尖晶石结构的Mn2O4就是可以存储大量的Mg2+离子的阴极材料。联合能源存储研究中心的研究员们发现镁可以轻松可逆地嵌入电极,科学家用四种技术来描述这种现象。这种插层可以在元素分析用的电子显微镜下可见。X射线衍射分析证实了插层后的电极原子结构发生了变形。核磁共振(NMR)和X射线吸收光谱(XAS)进一步证实了镁插层的存在。采用了Mg2+嵌入插层的电池相对传统的锂离子电池,不仅提高了能量密度,而且提高了电池的安全性,降低了成本。

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  海宝宝·0.00

2016-09-06回答

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