比鋰電池容量提高五倍以上！鎂離子電池有重大突破

文 | 電池教授

得克薩斯州A＆M大學化學家Sarbajit Banerjee領導的一個由多個機構組成的科學家小組，已經發現了一種特殊的金屬氧化物鎂，可以用做電池的陰極材料。在安全性，成本和性能相比，都比鋰電池表現更好。

Banerjee在一篇文章寫道：「可再生能源的發展，受到能源存儲媒介的限制，目前鋰離子技術佔主導地位，但鋰的安全性和長期供應仍是嚴重的問題。相比之下，鎂比鋰更豐富，熔點更高，充電時更加穩定，如果能夠確定一個合適的陰極，就有可能將能量密度提高五倍以上。」

Banerjee說：「我們基本上重新配置了原子，為鎂離子的傳播提供了不同的途徑，從而獲得了一種可行的陰極材料，在電池的放電和充電過程中，它們可以很容易地插入和拔出。

這種罕見的現象是通過五氧化二釩的製備方法——一種被稱為亞穩定性的性質，通過設計，將鎂離子的位置限制在相對不穩定的原子位置來實現的。這種亞穩態有助於防止鎂離子被困在材料中，並促進其電荷儲存能力的完全收集，而且許多次充電循環之後，材料的降解幾乎可以忽略不計。

筆記本電腦和手機的發展，離不開鋰離子電池的進步，與鉛酸電池和鎳氫電池相比，鋰電池提供了更好的儲能容量和可充電性。但是，預計鋰在長期的供應中將會越來越短缺。此外，鋰離子電池也有一些安全性的隱患。

得克薩斯州A＆M化學研究生和NASA說：「除了對消費者應用更安全，鎂離子技術本身也是很吸引人的，因為鎂離子每個離子可以放出兩個電子，而每個鋰離子只有一個。這意味著電池容量可以加倍。」

自從20世紀90年代首次提出鎂合金電池概念以來，主要問題在於缺乏合適的陰極或正電極。這次研究標誌著一個重要轉折點，因為它代表了解決陰極問題的重大進展，但同時我們還有很多工作要做。雖然這項研究提供了很多的見解，但在鎂電池成為現實之前還有其他一些基本問題需要克服。儘管如此，這項研究突破也使鎂電池更接近現實。

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