Metal-Air电池是一种具有独特开放结构的环保储能系统。镁(MG)及其合金已被广泛尝试作为空气电池的阳极。但是,关于MG空气电池(MAB)的研究目前仍处于实验室水平,这主要是由于耐腐蚀性较差引起的低阳极效率。为了减少腐蚀损失并实现MG阳极的最佳利用率效率,从微观结构的角度审查了设计策略。首先,已经讨论了腐蚀行为,尤其是氢进化产生的负差异效应。特别注意阳极微结构对MAB的影响,其中包括晶粒尺寸,晶粒方向,第二阶段,晶体结构,双胞胎和脱位。为了进一步改进,考虑了排放性能,长期堆叠阶阶段及其增强效果。同时,鉴于当前关于MG树突的辩论,潜在的风险,对排放的影响以及消除策略的讨论。微结构控制和单晶将是mAb阳极的有希望的方法。©2024重庆大学。Elsevier B.V.代表KEAI Communications Co. Ltd.这是CC BY-NC-ND许可证(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nc-nd/4.0/)下的开放式访问文章。
领域中最重要的挑战是开发用于大型储能的有效技术(数百个TWH的水平),这将允许使用可再生能源(主要基于太阳能和风能)。这种技术应基于地壳中最丰富的元素,以变得具有成本效益。因此,今天非常重要的是,开发可靠且耐用的钠离子电池和磁电池非常重要。可充电镁离子电池(MIB)被称为锂离子击球仪(LIB)的潜在替代方法,并且非常适合大型储能应用,并引起了人们的注意作为有希望的多价金属电池技术。这些电池比LIB具有多个优势,包括由于镁的较高丰度和较高的特定能力(含量和体积)的可能性降低,形式
可充电镁电池有望提供高能量密度,材料可持续性和安全功能,从而吸引了lith岩后电池的研究兴趣。随着MG电解质的进行性开发,具有增强的(电 - )化学稳定性,大量效果已致力于探索高能阴极材料。在这篇综述中,总结了与MG阴极化学相关的最新发现,重点是针对其与阴极宿主的相互作用来促进Mg 2 + di usion的策略。详细阐述了阴极 - 电解质界面的关键作用,在MG系统中仍未探索。强调了对Mg 2 + di usion的动力学局限性优化的方法,从而强调了阴极的快速电化学过程。此外,讨论了绕过大量Mg 2 + di usion的代表性转换化学和协调化学,特别注意其关键挑战和前景。最后,重新审视了单价阴道化学和高容量MG阳极的快速动力学的混合系统,呼吁对这种有希望的策略进行进一步的实际评估。总的来说,目的是提供对阴极化学的基本见解,该见解促进了实用的高性能MG电池的材料开发和界面法规。
更广泛的背景 如今,锂离子电池 (LIB) 被认为是许多当前和有前景的应用(例如交通电气化或可再生能源存储)的参考电池技术。尽管 LIB 性能良好,但由于锂 (Li) 的自然储量相对较低且全球地理分布不均,它们预计面临资源供应链挑战。转向完全非锂充电电池可能为克服这些挑战开辟一条有效的途径。可充电镁电池 (RMB) 是此类有前途的替代非锂能源存储系统的典范,这是全球研究团队的开创性努力和突破。由于 Mg 的自然储量丰富,在可充电电池中使用金属 Mg 阳极的潜力在能量密度、成本、安全性、可持续性和降低材料供应风险方面带来了重要优势。尽管 RMB 文献取得了重要进展,但所有报道的研究仍然局限于实验室规模和纽扣电池配置,其中 RMB 的许多实际和工业方面被忽视。在此背景下,软包电池配置是优化组件的更好平台,它代表着迈向应用就绪电池设计的关键一步。本文从关键角度介绍了最有前途的材料和电池组件,用于开发具有竞争力的高 TRL RMB。强调了可能的先进 RMB 化学的可行性和巨大的未开发潜力。概述了开发能量密度可达 160 W h kg 1 的成熟 RMB 的路线图。