“雙碳”背景下，新能源產業加速發展，同時催熱了電池產業。除了當下廣泛應用的鋰離子電池，鈉離子電池、鎂離子電池、鋁離子電池等都進入了開發研究的視野。近期，在懷柔科學城清潔能源材料測試診斷與研發平臺上誕生新發現，中國科學院物理研究所的研究團隊發現通過陰陽離子共變價方式能夠有效提升鎂離子電池或鋁離子電池能量密度，這或將有力推動鎂離子或鋁離子電池的產業化進程。
資料圖 圖為懷柔科學城 新華社記者 鞠煥宗攝
今年以來，懷柔科學城多個大科學裝置、科學設施平臺開始進入試運行或科研狀態，標志著懷柔科學城從建設階段步入了建設與運行并重的新階段。在這些搶先開跑的裝置或平臺上，科研人員爭分奪秒展開科研攻關，已有一批科研新發現、新成果陸續涌現。
清潔能源材料測試診斷與研發平臺就是搶先試運行的科研平臺之一。當下，無論是新能源汽車上搭載的動力電池，還是儲存太陽能、風力發電等的儲能電池，基本都采用的是鋰離子電池。而由于鋰在地球的儲量并不十分豐富，未來隨著新能源產業的發展，鋰離子電池可能會出現供不應求情況。因此，清潔能源平臺的研究人員正在積極地尋找鋰離子電池的替代選項。
中科院物理所研究員索鎏敏告訴記者，在眾多替代項中，鎂離子電池和鋁離子電池由于元素儲量豐富且具有較高理論能量密度被認為是后鋰離子電池時代的理想選擇。不過，相比鋰離子電池，鎂離子電池和鋁離子電池由于是多價態離子反應，因此離子可逆存儲難度更大，如何實現產業化存在更大挑戰。
鎂離子電池和鋁離子電池攻關的難點之一就是如何讓電池正極材料實現高容量和高可逆性，從而最終實現低成本、無資源束縛的高能量密度下一代二次電池。對此，中科院物理所清潔能源實驗室E01組研究團隊通過調節陰陽離子的能帶結構，設計出一系列晶態和非晶態的陰陽離子共變價的正極材料，以此有效提升了鎂離子電池和鋁離子電池的能量密度。
索鎏敏介紹：“這是鎂離子電池和鋁離子電池首次在多價轉移體系中引入陰陽離子共變價概念。通過實驗，鎂離子電池的正極材料實現了每千克240 Wh（瓦時）的高能量密度。”盡管從目前看，鎂離子電池和鋁離子電池距離真正實現產業化還有很長的路要走，但索鎏敏表示，這次的實驗發現將為多價離子電池開發高性能正極材料提供一個嶄新的方向。
（原標題：提升鎂離子電池能量密度 懷柔科學城誕生新發現）
來源：北京日報客戶端 | 記者 趙語涵
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