新晶體材料或提升電池續航能力

邱成剛

日前，英國倫敦大學學院和美國芝加哥大學的研究人員已經發現，鎂鉻氧化物微粒或許是研發一種新型鎂電池的關鍵，這種電池將比傳統的鋰離子電池擁有更強的蓄電能力。此項研究發表在英國皇家化學學會雜志《納米尺度》上。

據了解，這項研究公布了制造這種新材料的全新方法，該材料能夠可逆地存儲高度活躍的鎂離子。該研究團隊宣稱，這意味著他們向鎂電池又邁出了重要一步。迄今為止，只有極少數無機材料表現出了可逆的鎂離子吸收和排除能力，這對于鎂電池來說是至關重要的。

研究的共同負責人，倫敦大學學院的Ian?Johnson博士稱：“鋰離子技術已經接近它的能力極限，因此對于我們來說，找到其他化學物打造出容量更大而且設計更簡單的電池是非常重要的。鎂電池技術一直被認為有可能成為延長手機和電動汽車續航能力的解決方案，但是陰極材料的選取一直都是一項挑戰。”

鋰離子電池的限制因素之一就是它的陽極。出于安全考慮，鋰離子電池中必須使用低容量的碳棒，因為純鋰材料的陽極能夠引發危險的短路甚至起火。相比之下，鎂作為陽極更加安全，因此陰極材料與鎂搭配會讓電池體積更小但儲存能力更強。

之前的研究使用計算機模型進行了預測，鎂鉻氧化物（MgCr2O4）是鎂電池陰極的理想候選材料。受其啟發，倫敦大學學院的研究人員通過一個快速的低溫反應獲得了一種5納米寬的無序鎂鉻氧化物。伊利諾伊大學的研究人員將這種材料與正常7納米寬的有序鎂鉻氧化物進行了鎂活性的比較。

他們借助一系列不同的技術檢測兩種材料在活性測試中的結構和化學變化。這兩種晶體材料的表現完全不同。倫敦大學學院教授Jawwad?Darr解釋稱：“這表明未來的電池或許將依賴于無序的非傳統結構。這一研究的重要性在于，它能幫助我們了解其他存在結構缺陷的材料是否有可能應用于可逆的電池存儲技術。”