TiOF2在镁锂杂化电池正极中的应用文献综述

文献综述

研究背景和意义能源是人类社会发展的基础，且随着社会经济的发展，全球能源需求量在逐年显著增加，同时化石燃料的消耗和环境问题的加剧迫使人们开发如风能，太阳能等绿色能源。

但是由风力发电与太阳能发电获取的电能由于不规律难以并入电网，需要配备储能装备来确保电力供应的稳定。

目前开发出的储能技术可以分为机械储能、电化学储能、热储能、电磁储能等方式，其中开发低成本可用于规模化储能的二次电池系统是解决这些问题的主力。

在常见的二次电池系统中，锂离子电池由于能量密度大、使用寿命长，在市场上占据着主导地位，尤其是在智能手机、笔记本中广泛使用，现在正朝着大型电子设备进军，例如电动车等交通运输工具，将有助于减少城市空气污染气体的排放。

然而，目前锂资源在地球上储备稀缺，且使用锂金属负极过充会产生锂枝晶，有一定的安全隐患，在未来大规模应用中将会带来诸多限制。

所以，需要开发其他具有更高能量密度，更安全、更低成本的可充电电池系统。

相比较于锂金属，镁金属在地球上储量丰富，化学性质温和，有较低的还原电位（-2.37V），且由于镁离子具有 2 价，其理论体积比容量（3833 mAh cm-3）高于锂金属（2262 mAh cm-3）,更重要的是由于镁金属片在可逆的电化学沉积/溶解过程中不会产生镁枝晶，所以作为电池负极材料时安全性较高，因此可充电镁电池系统目前被认为是一种十分具有前景的能源储存与转化系统。

在成本上，镁的成本（4600 USD/t）要远低于锂的成本（165000 USD/t）.因此，开发镁二次电池对于规模化储能或大中型动力学电池系统方面具有潜在的优势。

从历史发展角度来看，虽然镁二次电池与锂离子电池属于同时代产品，但相对于近 20 年锂离子电池在基础理论及商业化应用的成功，镁二次电池发展一直停留在实验室基础领域研究层面[1]。