鋰離子電池由于器具有的種可正極整體性能，在多個應(yīng)用領(lǐng)域中仍然無可匹敵，超越充電材料從便攜式電子設(shè)備到蜂窩基站，電池鋰離子電池的種可正極廣泛應(yīng)用就證明了這一點(diǎn)。然而，超越充電材料它們也有一些難以忽視的電池重要缺點(diǎn)。首先，種可正極鋰的超越充電材料價格相當(dāng)昂貴，即使其開采速度非常快也于事無補(bǔ)。電池此外，種可正極鋰離子電池的超越充電材料能量密度不足以賦能電動汽車和重型機(jī)械。這些擔(dān)憂，電池再加上電池在被刺穿或高溫下極不安全的種可正極事實(shí)，促使科學(xué)家們尋找替代技術(shù)。超越充電材料

在被測試為可為充電電池有效能量載體的電池各種元素中，鎂（Mg）是一個很有前途的候選者。除了其安全性和豐富性外，鎂還有具有實(shí)現(xiàn)更高電池容量的潛力。然而，有些問題還是需要首先解決。這些包括鎂離子提供的低電壓窗口，以及在鎂電池材料中觀察到的不可靠的循環(huán)性能。

為了解決這些問題，由日本東京科學(xué)大學(xué)副校長兼教授Yasushi Idemoto領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)一直在尋找鎂電池的新正極材料。特別是，他們一直在尋找提高基于MgV（V：釩）體系的正極材料性能的方法。幸運(yùn)的是，他們現(xiàn)在找到了成功的正確途徑。

研究人員專注于Mg1.33V1.67O4系統(tǒng)，但用錳（Mn）取代了一定量的釩，獲得了符合公式Mg1.33V1.67?xMnxO4的材料，其中x取值從0.1到0.4。雖然該系統(tǒng)具有較高的理論容量，但仍需要分析其結(jié)構(gòu)、循環(huán)性和正極性能的更多細(xì)節(jié)，以了解其實(shí)際用途。因此，研究人員使用多種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)對合成的正極材料進(jìn)行了表征。

首先，他們使用X射線衍射和吸收以及透射電子顯微鏡研究了Mg1.33V1.67?xMnxO4化合物的組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子分布和顆粒形態(tài)。分析表明，Mg1.33V1.67?xMnxO4具有尖晶石結(jié)構(gòu)，成分非常均勻。接下來，研究人員進(jìn)行了一系列電化學(xué)測量，以評估Mg1.33V1.67?xMnxO4的電池性能，使用不同的電解質(zhì)，并測試在不同溫度下產(chǎn)生的充放電特性。

該團(tuán)隊(duì)觀察到這些正極材料具有高放電容量，特別是Mg1.33V1.57Mn0.1O4，但它也隨循環(huán)次數(shù)而顯著變化。為了理解發(fā)生這一現(xiàn)象的原因，他們分析了材料中釩原子附近的局部結(jié)構(gòu)。“看來，特別穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)以及釩的大量電荷補(bǔ)償，使我們觀察到Mg1.33V1.57Mn0.1O4具有優(yōu)異的充放電特性，”Idemoto教授說道，“總之，我們的研究結(jié)果表明，Mg1.33V1.57Mn0.1O4可能是鎂可充電電池的良好候選正極材料。”

Idemoto教授對目前的研究結(jié)果感到滿意，并對未來充滿希望，他總結(jié)道：“通過未來的研發(fā)，鎂電池具有的更高能量密度，使其可能會超過鋰離子電池。”

的確，MgV系統(tǒng)可能會成為人們期待已久的下一代電池技術(shù)。

審核編輯 ：李倩