【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化學(xué)物理研究所燃料電池研究部醇類燃料電池及復(fù)合電能源研究中心金屬燃料電池系統(tǒng)研究組(DNL0313組)王二東研究員團(tuán)隊在水系鎂空氣電池電解液設(shè)計研究方面取得新進(jìn)展，提出一種無氯電解液，有效避免了鎂負(fù)極在傳統(tǒng)氯化鈉(NaCl)電解液中的陽極析氫腐蝕問題。
 

　　水系鎂空氣電池具有理論能量密度高、環(huán)境友好、安全性高、成本低和貯存壽命長的特點，是一種理想的應(yīng)急儲備電源，其主要應(yīng)用場景包括露營、日常停電或者遇到地震、洪水等災(zāi)難的緊急情況。該類電池?zé)o需充電，使用前加注河水、海水或者其他水源，電池即可對外供電。然而，鎂負(fù)極在NaCl電解液中發(fā)生陽極溶解反應(yīng)時還伴隨著劇烈的析氫腐蝕反應(yīng)，且存在負(fù)差效應(yīng)(隨著放電電流密度增大，析氫腐蝕速率加快)。長期以來，文獻(xiàn)報道中的鎂負(fù)極利用率停留在60%左右，使得鎂空氣電池的比能量大打折扣。
 

　　該工作中，團(tuán)隊提出采用乙酸鈉(NaAc)電解液，構(gòu)建均勻溶解和無局部腐蝕的鎂負(fù)極/電解液界面；借助乙酸根離子中甲基的空間位阻效應(yīng)，增加陰離子在表面膜中的擴(kuò)散能壘，避免鎂負(fù)極表面膜的破壞，從而抑制了鎂負(fù)極在放電過程中的陽極析氫腐蝕。基于該策略下的鎂負(fù)極在10 mA cm-2電流密度下的利用率可達(dá)84%，高于在傳統(tǒng)NaCl電解液中的59%，基于鎂負(fù)極質(zhì)量計算的比能量由1370 Wh kg-1提升到1770 Wh kg-1。此外，團(tuán)隊還在商業(yè)化鎂空氣電池中證實了NaAc電解液的實用性。該工作為設(shè)計高性能鎂空氣電池提供了一條簡單可行的途徑，同時揭示了鎂負(fù)差效應(yīng)的根本原因。
 

　　上述工作以“A chloride-free electrolyte to suppress the anodic hydrogen evolution corrosion of magnesium anode in aqueous magnesium air batteries”為題，于近日發(fā)表在《化學(xué)工程學(xué)報》(Chemical Engineering Journal)上。該工作的第一作者是大連化學(xué)物理研究所DNL0313組博士后高建新。上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院重點部署項目等資助。