選擇鎂電池代替鋰離子電池?

在我們開始之前，讓我們先來看看普通的鋰離子電池是如何工作的。一般來說，鋰離子電池依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間來回運(yùn)輸電子，從而出現(xiàn)供外部電子設(shè)備使用的電力。當(dāng)鋰離子電池放電時(shí)，鋰離子首先與陰極的電子結(jié)合，然后將負(fù)載電子轉(zhuǎn)移到陽極并卸載貨物，形成一個(gè)出現(xiàn)電流的閉環(huán)。同樣地，鋰離子放電后會(huì)聚集在陽極上，當(dāng)外加電流時(shí)，充滿電子的鋰離子會(huì)從陽極上被移除，并反向返回到陰極上。所以當(dāng)所有的離子都處于高能量時(shí)，就意味著電池充滿了。

選擇鎂電池代替鋰離子電池?

可充電鋰離子電池的放電機(jī)理

電子在鋰離子周圍移動(dòng)的過程類似于運(yùn)輸貨物的過程，因?yàn)橐\(yùn)輸?shù)奈锲吠ǔ１徽R地包裝在集裝箱里，大量的電子構(gòu)成了方向性電流。由于鋰離子電池中的鋰離子通常以價(jià)電子(Li1+)的形式存在，它們只能與一個(gè)電子結(jié)合，而鎂則是另一回事。通常情況下，鎂離子以2價(jià)正離子(Mg2+)的形式存在，這意味著，假如它作為電池中的載體，一次可以攜帶兩個(gè)電子。因此，從理論上講，假如兩個(gè)電池被鎂和鋰的密度相等的物質(zhì)分開，那么以鎂作為電子傳遞介質(zhì)的電池的儲(chǔ)能密度將是鋰離子電池的兩倍。

但話又說回來，大家都了解理論不一定適用于現(xiàn)實(shí)。首先，關(guān)鍵的問題是，當(dāng)鎂離子與兩個(gè)帶負(fù)電的電子結(jié)合時(shí)，整個(gè)原子核的負(fù)電荷是原來的兩倍，負(fù)電荷越多，吸引其他鎂離子的能力就越強(qiáng)。因此，當(dāng)鎂離子攜帶兩倍多的電荷時(shí)，它們在充滿電解質(zhì)的兩極之間移動(dòng)時(shí)自然會(huì)減速。

但研究表明，科學(xué)家的擔(dān)憂可能不會(huì)出現(xiàn)太大影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示,這證明了鎂離子最多只有四個(gè)相鄰離子綁定,這意味著當(dāng)鎂離子電池,通過兩極會(huì)影響其他離子的最大數(shù)量的運(yùn)動(dòng)低于之前的預(yù)期,從而解決這個(gè)問題似乎并不要花太多。

選擇鎂電池代替鋰離子電池?

計(jì)算機(jī)模型顯示，電解液中的鎂離子只受四個(gè)相鄰離子的影響