制作usb可充电9v锂离子电池（工程师开发一种带有镁金属阳极的可充电水电池）

制作usb可充电9v锂离子电池（工程师开发一种带有镁金属阳极的可充电水电池）这就是他的团队所发现的。他们发现，与传统观点相反，可以在水性Mg电池系统中实现可充电性。Mg钝化膜可以使用氯化水基“盐中水”电解质进行调节。梁教授坚持认为，尽管镁对水分的敏感性带来了挑战，但水电解质确实提供了一种安全且低成本的解决方案。“如果我们能够释放含水镁电池的潜力，它将成为低成本和可持续电池的有希望的候选者。“镁具有高理论容量和负电化学电位，是一种有吸引力的负极材料，”梁教授说。“镁也是无毒的，富含泥土。镁占地壳的2%以上，比锂的丰富1000倍。长期以来，镁金属被认为很难在电池中使用，因为它们具有高反应性。当暴露于水分时，Mg会钝化，形成不透水的氧化膜，阻止氧化还原反应。大多数研究人员研究含有非水有机电解质的Mg电池，但它们通常成本高昂，不稳定且导电性差。研究小组开发的含水镁电池的结构示意图。来源： 香港大学

研究小组开发的含水Mg金属电池的结构示意图。来源： 香港大学

尽管锂离子电池今天被广泛使用，但它们具有有毒和昂贵的缺点，并且增加了全球金属供应短缺的复杂性。几十年来，研究人员一直试图寻找更环保，更安全，成本更低的替代品。

由香港大学（HKU）机械工程系的Dennis Leung教授领导的一个研究小组发现了一种新的可能性 - 一种带有镁金属阳极的可充电水电池。此次创新为后锂离子电池的发展开辟了新的方向。

该团队的研究结果发表在ACS Energy Letters上，在一篇题为“由盐中水电解质支持的高压，Cl调节的水性Mg金属电池的可逆性”的文章中，将注意力集中在被忽视的可充电水性镁（Mg）金属电池上。

“镁具有高理论容量和负电化学电位，是一种有吸引力的负极材料，”梁教授说。“镁也是无毒的，富含泥土。

镁占地壳的2%以上，比锂的丰富1000倍。长期以来，镁金属被认为很难在电池中使用，因为它们具有高反应性。当暴露于水分时，Mg会钝化，形成不透水的氧化膜，阻止氧化还原反应。大多数研究人员研究含有非水有机电解质的Mg电池，但它们通常成本高昂，不稳定且导电性差。

研究小组开发的含水镁电池的结构示意图。来源： 香港大学

梁教授坚持认为，尽管镁对水分的敏感性带来了挑战，但水电解质确实提供了一种安全且低成本的解决方案。“如果我们能够释放含水镁电池的潜力，它将成为低成本和可持续电池的有希望的候选者。

这就是他的团队所发现的。他们发现，与传统观点相反，可以在水性Mg电池系统中实现可充电性。Mg钝化膜可以使用氯化水基“盐中水”电解质进行调节。

“盐中水”电解质是一种过饱和混合物，其中溶质的质量超过溶剂的质量。“盐中水电解质中游离水的有限可用性限制了水的分解并解决了钝化的主要原因，”机械工程系专门研究盐中水电解质的博士后文丁潘博士解释说。

研究小组还发现，氯离子的吸附可以通过部分溶解氧化物和暴露天然金属进行氧化还原反应来保护Mg表面。在游离水有限的情况下，氯化物盐包水电解质成功地对抗镁的钝化。

“使用新型盐包水电解质，原始的钝化膜可以转化为导电的金属氧化物层，为可充电电池操作提供离子途径，”博士生Kee Wah Leong说，他详细研究了镁阳极的表面。

由此产生的电池在700多个稳定循环中表现出出色的可充电性，放电平台为2.4-2.0 V，超过了其他多价电池（包括Zn金属和Al金属电池）的电池电压。虽然电压尚无法与商用锂离子电池相媲美，但其性能可以通过进一步开发得到提升。

“电池作为概念验证，首次证明了水性Mg金属电池的长期可循环性，”梁教授说。

更多信息：Kee Wah Leong等，由盐中水电解质实现的高压，Cl调节，水性镁金属电池的可逆性，ACS能量信件（2022）。DOI： 10.1021/阿森纳吉莱特.2c01255

期刊信息：ACS能源快报