还在投资不断被炒高的锂电池吗？更高效的镁电池应用又有新突破

镁的成本远低于锂，理论上每单位镁离子电池的能量密度（energy density），是锂离子电池的 170% 之多。然而，当使用了内含盐、有机溶剂（organic solvent）的电解质后，镁离子电池的运作效能却不如锂离子电池，且只有在使用特定溶剂时，镁离子电池才能在高温下运作。从2012年开始全球的科学家们就开始破解镁电池工业化使用问题，去年10月份韩国忠南大学教授 Song Seung-wan 和研究团队开发出一款创新负极材料，能让镁离子电池成真。Song 的研究团队制作了 Mg2Sn 合金负极材料，能够克服限制，开发出镁离子充电电池。团队称，最新的负极材料在充放电过程中能维持电解质稳定，不会像过去的镁金属负极那样轻易氧化。

来自中国科技的力量

为了避免二价镁离子缓慢晶格内迁移的问题，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李驰麟团队在前期工作中已开发了锂驱动多硫化物正极转换反应的大容量双盐镁基电池（Adv. Funct. Mater. 2015，25），同时提出了阴离子嵌入激活、反应中心外露的镁基电池体系（Adv. Funct. Mater. 2015，25）。近日，该团队在动力学改善的镁硫电池研究中取得重要进展。研究人员选择金属有机框架化合物ZIF67为前驱体，制备了一种Co、N异质原子共掺杂的分级多孔碳作为硫宿主材料，实现了镁硫电池的倍率和循环性能的显著升级。在1C倍率下，该镁硫电池表现出优异的循环稳定性，首次放电容量可达600mAh/g，200次循环后容量仍保持在400mAh/g左右。在更高的5C倍率下，电池仍然具有300-400mAh/g的可逆容量。为继续提升电化学性能，研究人员采用还原氧化石墨烯修饰的隔膜来优化电池构架，进一步限制了多硫化物的穿梭，电池在0.1C电流密度下可运行250次循环以上，显著提高了镁硫电池的循环稳定性。

为继续提升电化学性能，研究人员采用还原氧化石墨烯修饰的隔膜来优化电池构架，进一步限制了多硫化物的穿梭，电池在0.1C电流密度下可运行250次循环以上，显著提高了镁硫电池的循环稳定性。镁硫电池优异的电化学性能受益于多重因素的协同作用，如异质掺杂有利于镁硫电池在充放电过程中多硫化物的吸附和催化分解，在非亲核性镁电解液中添加锂盐和氯离子有利于抑制镁负极表面钝化和提高电解液活性，充放电模式调节和隔膜修饰有利于缓减和控制多硫化物的损失，抑制其穿梭效应。

镁电池的科普小知识：

相比锂电池，镁电池有哪些优势呢?据《科技日报》报道，首先，锂的熔点约为180摄氏度，而镁的熔点高达约650摄氏，因而镁电池更为安全。其次，锂是稀有金属，而镁的蕴藏量比锂丰富的多，因此镁的价格更低。再次，用镁开发出的蓄电池充电量和放电电压更高。据参考消息网报道，镁的采购成本仅为稀有金属锂的1/25，以致镁电池的材料成本得到大幅削减;同时，镁电池的容量较大，比较容易实现小型化，大小只有原来的一半左右，有望成为替代锂电池的新一代电池。

近几年随着全球科学家们的不断尝试和努力，未来镁电池工业化正慢慢向我们走来，当新能源领域还在布局锂电池电动车的手，科技的进步正在开始淘汰性能较低的锂电池，科技改变生活，技术促进时代的发展，