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  鎂二次電池作為一種低成本、高安全的儲能技術，正受到國內(nèi)外廣大科研人員的關注。美國能源部可再生能源實驗室、日本豐田集團、歐盟“展望2020”科研計劃等都在積極布局鎂電池研發(fā)項目，足可見其重要性。在眾多堿金屬和堿土金屬負極中（鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋅），鎂金屬負極擁有不易長枝晶、高體積比容量（3833mAh/cm3，鋰金屬僅有2036mAh/cm3）、高儲量（地殼元素中含量第五）、低成本（只有鋰金屬的1/30）等諸多競爭性優(yōu)勢。但是，目前能夠有效沉積溶解鎂的鎂電解質(zhì)一直制約著鎂電池實用化的發(fā)展進程。盡管十多年來研究人員開發(fā)出了一些性能優(yōu)異的有機液態(tài)電解液，但是液態(tài)電解液始終擺脫不了易揮發(fā)、易燃等缺點。與液態(tài)電解液相比，聚合物電解質(zhì)具有更高安全性、預防內(nèi)短路、無電解液泄露、易于組裝電池和結構柔性等優(yōu)點，但是目前關于聚合物電解質(zhì)在鎂電池中的應用報道還很少。

圖1 凝膠聚合物電解質(zhì)的結構和應用領域示意圖

  基于以上研究背景，依托青島能源所建設的青島儲能產(chǎn)業(yè)技術研究院通過硼氫化鎂與聚四氫呋喃端羥基的原位交聯(lián)反應，在玻璃纖維骨架上構建了一種能夠可逆地沉積溶解鎂的凝膠聚合物電解質(zhì)體系。該凝膠電解質(zhì)表現(xiàn)出高的鎂離子遷移數(shù)（0.73）和高的室溫離子電導率（4.76×10-4 S/cm）。而裝配該凝膠電解質(zhì)體系的Mo6S8/Mg電池不僅能在寬溫區(qū)（-20-60 ℃）內(nèi)正常工作，而且展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性能。這種原位交聯(lián)的方法為鎂電池聚合物電解質(zhì)的進一步開發(fā)提供了一種十分有應用潛力的策略。

圖2 硼氫化鎂與聚四氫呋喃端羥基的原位交聯(lián)反應的示意圖

  相關成果發(fā)表在材料類頂級期刊Advanced Materials上，論文的第一作者為青島能源所博士生杜奧冰。通訊作者為青島能源所崔光磊研究員和青島科技大學周新紅副教授。

  該研究獲得了國家自然科學基金杰出青年基金項目、國家重點研發(fā)計劃和青島科技項目基金的支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201805930