滑铁卢大学开发出新型镁电解质 激发下一代电池设计

 据外媒报道，加拿大滑铁卢大学（University of Waterloo）的研究人员在开发使用镁而非锂制成的下一代电池方面取得了关键突破。

图片来源：University of Waterloo

2000年，一篇具有开创性的学术论文首次提出使用镁制造电池的想法，但这一新颖的设计无法提供足够的电压来与市场上主要使用的锂离子电池竞争。与锂相比，镁的资源更为丰富，成本也更低，这将有助于进一步实现可持续能源储存。现在，滑铁卢大学的研究团队距离实现镁电池又近了一步，镁电池可能比现有的锂离子电池更具成本效益和可持续性。

加拿大固态能源材料研究主席（Canada Research Chair in Solid State Energy Materials）、化学系教授（Department of Chemistry）Linda Nazar和博士后研究员Chang Li设计出一种电解质，可以实现高效的镁阳极。Li和Nazar与加州大学伯克利分校（UC Berkeley）和桑迪亚国家实验室（Sandia National Labs）合作开展了这项研究。研究成果“动态裸金属界面使镁在50 mAh cm-2下实现可逆电沉积（A dynamically bare metal interface enables reversible magnesium electrodeposition at 50 mAh cm-2）”于12月6日发表在期刊《焦耳》（Joule）上。

电池有三个主要部分：阴极（电池的正极）、阳极（电池的负极）和一种称为电解质的化学溶液，电解质允许电荷在阴极和阳极之间流动。

研究人员对镁电池的初步研究发现，这种电池只能产生1V电压，低于标准AA电池的工作电压（1.5V）。而Li和Nazar设计的电解质可产生高达3V电压，并且改进阴极设计还有望进一步提高电压。

Li表示：“我们开发的电解质使我们能够以极高的效率沉积镁箔，而且它在更高的电压下也很稳定，超过了之前成功测试的电压。我们现在需要的是合适的阴极来将它们结合在一起。”

虽然其他研究人员已经在这一领域取得了一些成功，但这些研究使用的是昂贵的材料，可能难以扩大到商业用途。Li和Nazar的电解质设计成本低廉，可以快速扩展到下一代电池市场。此外，它还具有非腐蚀性和不可燃性，而这两点都是以前的电解质迭代中存在的问题。

Nazar表示：“这是功能性镁电池商业化道路上的又一大步。我们希望我们的研究能为我们或其他人打开一扇门，发现并开发出合适的正极，从而解决镁电池的难题。”