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新陰極和電解液使高功率鎂電池成為可能；圖片：休斯頓大學

 

       長期以來，鎂電池一直被認為是鋰電池的理想代替品，因為其更安全、成本更低。但是由于電容量有限，鎂電池的發展一直受限。

 

      據外媒報道，休斯頓大學(University of Houston)和豐田北美研究所(Toyota Research Institute of North America)的研究人員已經開發出一種新型陰極和電解液，可用于制作高功率鎂電池，使鎂電池不僅可在室溫下工作，功率密度也能媲美鋰電池。而陰極和電解液之前一直是影響鎂電池發展的限制性因素。

 

       鎂離子的電荷是鋰離子的兩倍，但二者離子半徑卻很接近。因此，在室溫下，鎂在電解質中的解離及在電極中的擴散過程（在插層陰極中發生的兩個重要過程）都十分緩慢，進而導致其功率性能低。解決這些挑戰的方法有，改進其在高溫下的化學反應，或者以復雜形態存儲鎂離子，從而試圖繞開這一難題。但是實際上，這兩種方法都不可行。

 

       美國休斯頓大學電子與計算機工程系教授Yan Yao表示，研究人員將有機醌陰極和定制的新型硼簇電解質溶液結合，并取得了突破性成果。該教授表示，“我們通過一種異質烯化氧化還原化學方法，創建一個不受離子解離和固態擴散阻礙的陰極，從而不會再影響鎂電池在室溫下的有效運行”。這種新型的氧化還原化學反應不需要固態插層，而僅存儲鎂（而不再存儲鎂的復雜形態），從而為鎂電池的電極設計開辟了一條新的途徑。”

 

       TRINA研究人員在鎂電池領域取得了巨大進步，包括開發了獲高度認可的、基于硼簇陰離子的高效電解質。但是，這種電解質對高電池循環速率仍有影響。TRINA 材料研究部門的首席科學家Rana Mohtadi指出，“我們認為，理論上，基于這些弱配位陰離子的電解質應該具有支持非常高循環速率的潛力，所以我們一直在努力改進其特性。 當我們把研究重點放在溶劑上，研究如何降低溶劑與鎂離子的結合，并提高整體運輸動力時，我們就找到了解決方案。 “令我們興奮的是，鍍有改進后的電解液，鎂即使在超高循環速率下仍能保持光滑。我們相信，這一發現預示著鎂電池電化學領域的一個新方向。”

 

       另一位研究人員表示，“這種新型鎂電池的功率密度比之前的鎂電池高出近2個數量級，能夠以82%的容量保持率持續運行超200次循環，顯示出了高穩定性“。我們可以通過調整膜的性能，增強中間捕集能力，進一步提高循環穩定性。”