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大容量低價格,日本開發出鎂電池抗老化技術

2020/04/02

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      日本山口大學講師山吹一大等人開發出了一項基礎技術,有助於推動使用鎂的新一代蓄電池走向實用化。通過在電池負極中使用鎂和鉍的合金,延緩了充放電時的電壓降低。由於鎂資源豐富,相比鋰離子電池,有望以低廉的價格製造出容量是鋰電池2倍以上的電池。鎂電池有望用作固定型蓄電池和手機電池等,力爭5年後試製出實用大小的鎂電池。

     

開發出的鎂硫磺電池(山吹講師提供)

        

      相較於被廣泛用於純電動汽車和電子設備電源的鋰電池、鉛蓄電池等傳統蓄電池,鎂電池具有能夠儲存更多電能、電壓高的特點。此外,鋰和鈷等電池原料的産地有限,存在價格高漲的風險。鋰電池的高容量化和高輸出功率化也變得越來越難,使用新材料開發蓄電池的嘗試變得越來越活躍。

    

      作為新一代電池之一備受關注的是鎂電池。鎂的蘊藏量豐富,如果鎂電池能夠被推向實用,價格有望降至鋰電池的10分之1水平。

 

      鎂電池借助鎂離子使電解質運動。鋰電池是1個鋰離子從負極移動到正極,會釋放出1個電子。而鎂離子移動會釋放出2個電子。因此,在單位體積下,鎂電池的容量是鋰電池的2倍。但目前鎂電池存在充放電幾次後,負極的鎂表面就會形成被膜,電壓大幅下降等課題,無法推向實用。

      

       

      山吹等人試製出在負極中使用鎂和鉍的合金、在正極中使用硫磺化合物的鈕扣電池。硫磺較輕,可容納很多鎂離子。負極中使用鎂和鉍的合金不容易形成被膜。在室溫下進行的實驗發現,以1.7伏特電壓充放電20次後,電壓並未降低。

       

      如果能夠推向實用化,這種電池將具備高容量、價格低廉的特點,適合成為存儲可再生能源的固定型蓄電池。同樣的輸出功率下,鎂電池的體積比鋰電池小,還可作為小型設備的電源使用。

   

      在試製的電池負極中使用了50%的鎂和50%的鉍。鉍的價格比鎂高出3倍左右,另外由於鎂的用量減少,容量也隨之下降。研究人員今後力爭減少鉍的用量,並縮短充放電的時間。在實驗中,充電需要10個小時。

 

      日本經濟新聞(中文版:日經中文網)福井健人

     

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