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日本東北大學(xué)材料科學(xué)團(tuán)隊(duì)近日宣布，成功開發(fā)出全球首款可在室溫下穩(wěn)定運(yùn)行的可充電鎂電池原型，標(biāo)志著鎂基儲能技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究邁向?qū)嵱没年P(guān)鍵一步。該成果已發(fā)表于國際權(quán)威期刊《通訊材料》，通過創(chuàng)新材料設(shè)計與離子傳輸機(jī)制，攻克了鎂電池長期面臨的反應(yīng)動力學(xué)緩慢、負(fù)極枝晶生長等核心難題。 非晶態(tài)氧化物正極：破解室溫運(yùn)行瓶頸 研究團(tuán)隊(duì)采用新型非晶態(tài)氧化物正極材料（Mg₀.₂₇Li₀.₀₉Ti₀.₁₁Mo₀.₂₂O），通過鋰-鎂離子交換機(jī)制構(gòu)建高效擴(kuò)散通道，使鎂離子在室溫下實(shí)現(xiàn)可逆嵌入與脫出。這一設(shè)計突破了傳統(tǒng)鎂電池需高溫運(yùn)行的限制，原型電池在25℃環(huán)境中完成200次充放電循環(huán)后，仍能持續(xù)點(diǎn)亮藍(lán)色LED燈，電壓穩(wěn)定在2.5伏以上�；瘜W(xué)分析證實(shí)，電池容量完全來源于鎂離子嵌入反應(yīng)，而非副反應(yīng)，確保了能量輸出的可靠性。 安全與資源優(yōu)勢：顛覆鋰離子電池格局 相較于鋰資源，鎂在地殼中的儲量是其30倍以上，且中國作為全球最大原鎂生產(chǎn)國，占全球產(chǎn)量超80%。鎂電池的產(chǎn)業(yè)化將顯著降低對海外鋰資源的依賴，同時其理論能量密度達(dá)鋰離子電池的1.5倍，安全性更優(yōu)——鎂沉積不會產(chǎn)生枝晶，從根本上避免了鋰離子電池短路、熱失控的風(fēng)險。研究負(fù)責(zé)人Tetsu Ichitsubo教授指出：“這項(xiàng)技術(shù)為開發(fā)可持續(xù)儲能系統(tǒng)開辟了新路徑，尤其在電網(wǎng)儲能、電動汽車等領(lǐng)域具有顛覆性潛力�！� 技術(shù)突破：從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的跨越 團(tuán)隊(duì)通過三項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)突破： · 離子交換機(jī)制：利用鋰離子遷移輔助鎂離子擴(kuò)散，構(gòu)建低阻力傳輸通道； · 納米結(jié)構(gòu)控制：將正極材料顆粒尺寸縮小至納米級，提升反應(yīng)活性表面積； · 電解質(zhì)兼容性優(yōu)化：采用非親核電解液，避免鎂負(fù)極表面鈍化膜形成。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，原型電池在200次循環(huán)后容量保持率超90%，遠(yuǎn)高于早期鎂電池不足50%的循環(huán)穩(wěn)定性。這一性能已接近商用鋰離子電池水平，而成本預(yù)計降低40%以上。 全球響應(yīng)：儲能技術(shù)革命的序章 國際能源署數(shù)據(jù)顯示，2023年全球儲能電池部署規(guī)模同比激增130%，但鋰資源稀缺性已成為產(chǎn)業(yè)化瓶頸。日本東北大學(xué)的突破引發(fā)全球關(guān)注，歐盟“歐洲鎂電池社區(qū)”與我國科技部“高端功能與智能材料”專項(xiàng)均將鎂電池列為重點(diǎn)方向。首創(chuàng)證券分析指出，鎂電池在戶用儲能、兩輪電動車等對價格敏感的市場具備快速滲透潛力，預(yù)計2030年市場規(guī)模將突破千億元。 目前，研究團(tuán)隊(duì)正與產(chǎn)業(yè)界合作推進(jìn)中試生產(chǎn)線建設(shè)，目標(biāo)三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用電池量產(chǎn)。隨著技術(shù)迭代，這種“更安全、更便宜、更環(huán)�！钡膬δ芊桨�，或?qū)⒅厮苋蚰茉创鎯Ω窬帧?/td> |
