固态镁离子电池更一步 美国发现最快镁离子导体

      据外媒报道，能源储备联合研究中心能源部团队内的科研人员发现了一款导电性最快的镁离子固态导体，向固态镁离子电池的研发及制造又迈进了一大步。
      通过大量的精确测算，经研究人员验证在密排架构(close-packed frameworks)下，镁离子的流动性很大(~ 0.01–0.1  mS  cm-1 at 298 K)，在硒化钪镁尖晶石(magnesium scandium selenide spinel)内更是如此。该理论预计值还表明，在其他硒化物尖晶石中，镁离子的流动性可能也很高，这位实现其他固态镁离子导体乃至研发全固态镁电池(all-solid-state magnesium battery)开启了一扇希望之门。
      美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室与阿贡国家实验室正致力于研发一款镁电池，其能量密度要高于锂电池，但该研究由于缺乏良好的电解液而受阻，因为该电解液会腐蚀电池的其他部件。
      相较于锂，镁有很多优点：安全性更高、矿藏资源丰富、总离子电量是锂的两倍、镁电池的理论容积(theoretical volumetric capacity)要高于传统的锂电池。此外，镁电池的阳极采用了镁金属，其能量密度(~ 3,830  Ah l−1)比石墨阳极的理论容积能量密度(~ 700 Ah  l−1)及金属(2,062  Ah  l–1)高。    
      然而，Mg2+及其他多价阳离子(multivalent cations)的流动性不佳，从而对锂离子、钠离子电池阴极材料的研发造成影响。Mg流动能力较差，也限制了固态屏蔽涂层(solid barrier coatings)的使用，导致电解液对电极造成腐蚀，无法发挥防护作用。另一方面，全固态镁电池的研发也受到影响，而讽刺的是，该类电池却恰恰缓解当今电池电解液的腐蚀问题。
      该研发团队还包括麻省理工学院的科研人员，负责提供计算资源，而阿贡国家实验室则提供了硒化钪镁尖晶石材料的核心实验验证，并就其结构及功能做了书面归档。
      阿贡国家实验室的研究化验师还进行了核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)光谱实验，该类测试旨在利用实验证明镁离子或能如理论研究预计的那样，实现较高的离子流动性。