革命性可充电镁电池原型：室温下的卓越稳定性

随着技术的进步，对大规模和可持续能源存储的需求也在增加。为了满足这一需求，东北大学（Tohoku University）的研究人员开发了一种原型可充电镁电池（RMB），克服了镁基能源存储所面临的许多长期挑战。研究结果已发表在材料通讯上。

这一突破可能代表能源存储的下一个阶段——一种由可持续材料制成的快速充电电池。

锂是一种稀缺资源，这使得生产足够的锂离子电池以满足新技术和不断增长的人口变得困难。相比之下，镁在地壳中非常丰富，几乎就在我们脚下。

“镁之所以没有成为电池的主要材料，是因为其反应缓慢，无法在室温下工作，”东北大学的市坪哲（Tetsu Ichitsubo）解释道，“想象一下，如果你的设备电池只能在极端温度下工作，那它在日常生活中几乎就没什么用。”

因此，实现室温操作是让镁基储能成为一种有竞争力的替代方案的关键，这将有助于减少我们对有限锂资源的依赖。研究团队使用新设计的非晶氧化物阴极（Mg0.27Li0.09Ti0.11Mo0.22O），成功达成了这一目标。

之前的镁电池在快速和可逆的镁离子扩散方面存在问题，这使得它们无法在室温下高效运行。不过，非晶氧化物阴极通过锂和镁之间的离子交换过程，创造了扩散通道，让镁离子更容易移动。

因此，阴极支持在室温下可逆地插入和提取镁。

一池田说：‘我们制作了一个原型全电池来测试这个电池的实际效果，发现即使经过200个循环，它仍然能够释放足够的能量。’

“这足以持续给一个蓝色发光二极管（LED）供电。这让人兴奋，因为之前的RMB演示显示出负放电电压，意味着它们无法提供可用的能量。”

他们还研究了该电池的基础机制。研究确认观察到的容量实际上是由于镁的真实插层，经过严格的化学分析验证。这使得该系统与之前的研究结果有所不同，在这些研究中，侧反应而非镁离子运动主导了表观性能。

这项工作首次可靠地展示了在环境条件下实现RMB操作的氧化物阴极。它为下一代阴极材料提供了基本设计原则：引入结构自由体积、控制纳米颗粒的大小，并确保与先进电解质的兼容性。

这些进展使得RMB电池更接近于作为安全、可持续和资源韧性的能源存储系统的实际应用。

更多信息： 川口智也等，能够在室温下充电的镁电池用无定形氧化物阴极，材料通讯期刊（2025）。 DOI: 10.1038/s43246-025-00921-0