用于镁硫电池的原位生长NiS的泡沫镍正极集流体
2021-03-18张树鑫努丽燕娜王保峰王久林
黄 岩,张树鑫,努丽燕娜,王保峰,杨 军,王久林
(1.上海电力大学化学与环境工程学院,上海200090;2.上海交通大学化学化工学院,上海200240)
手机、电脑等电子产品和电动汽车的迅速发展迫使人类不断追求价格低廉、性能卓越的电池.目前,锂电池的发展已经较为成熟,但锂价格较高,在循环过程中还会出现锂枝晶,电池的安全性能有待提高[1].与锂相比,镁具有廉价、理论体积比容量较高(镁为3832 mA·h/cm3,锂为2062 mA·h/cm3)、熔点较高(镁和锂分别为650.0和180.5℃)等优点,成为一种具有潜力的负极材料.重要的是,在电流密度相同的情况下,枝晶在金属镁表面不易生成,所以安全性高于锂[2].以硫为正极、镁为负极的镁硫电池理论体积能量密度可达到4000 W·h/L[3],超过锂硫电池的2800 W·h/L[4].基于以上几点,镁硫电池可用作大型能量存储和电动汽车的动力能源,成为电池领域未来发展的方向之一.
目前,镁硫电池的研究仍处于初始阶段,制约其发展的主要原因是电解液.被公认为镁沉积-溶出性能优异的“一代”电解液[0.25 mol/L Mg(AlCl2BuEt)2/THF,其中Bu为丁基,Et为乙基,THF为四氢呋喃][5]和“二代”电解液[0.40 mol/L(PhMgCl)2-AlCl3/THF,简称为APC][6],由于含有负电荷较集中的R-(R代表烷基或芳基)基团而具有亲核性,与具有亲电性的硫会发生反应,两者不能相容[7].Muldoon等[7]首次提出将HMDSMgCl[HMDS为(Me3Si)2N,六甲基二硅叠氮]与AlCl3在THF中反应形成了与硫相容的非亲核性电解液.但这种电解液只能通过生长出高质量的单晶镁盐制备得到.Zhao-Karger等[8]将(HMDS)2Mg[双(六甲基二硅叠氮)镁]替换HMDSMgCl,得到的一类非亲核性电解液,操作过程简化.Cui等提出了……
