鋰離子電池具有卓越的性能，廣泛應用于便攜式電子產品和蜂窩基站等領域。然而，這種電池也具有難以忽視的缺陷。首先，鋰的儲量少且價格昂貴；此外，鋰離子電池的能量密度不足；再加上電池被刺穿或在高溫下存在安全風險。因此，研究人員致力于尋找替代技術。

圖片來源：東京理科大學

在被測試為可充電電池的有效能量載體的多種元素中，鎂被視為富有前景的候選元素。除了安全和儲量豐富，鎂還具有實現更高的電池容量的潛力。然而，這首先需要解決一些問題，包括鎂離子提供的電壓窗口低，以及在鎂電池材料中觀察到的不可靠循環性能。據外媒報道，為了解決這些問題，日本東京理科大學（Tokyo University of Science）的Yasushi Idemoto教授負責的研究團隊一直在尋找新的鎂電池正極材料。值得一提的是，研究人員一直在尋找方法，以改善基于MgV系統的正極材料的性能。研究人員重點關注Mg1.33V1.67O4系統，用錳代替一定數量的釩，從而得到Mg1.33V1.67?xMnxO4材料（其中x為0.1-0.4）。該系統具有很高的理論容量，為了解其實際應用，需要對其結構、循環性能和正極性能進行更詳細的分析。因此，研究人員使用多種標準技術，對合成的正極材料進行表征。首先，利用X射線衍射、吸收光譜和透射電子顯微鏡，研究Mg1.33V1.67?xMnxO4 化合物的組成、晶體結構、電子分布和顆粒形貌。分析表明，Mg1.33V1.67?xMnxO4為尖晶石結構，具有均勻的組成。接下來，研究人員進行了一系列電化學測試，以評估Mg1.33V1.67?xMnxO4的電池性能，包括使用不同的電解液，并測試在不同溫度下產生的充放電性能。該團隊觀察到，這些正極材料的放電容量很高，尤其是Mg1.33V1.57Mn0.1O4。但是，因循環次數的不同，也有很大的差異。為了解其中原因，研究人員分析了材料中釩原子附近的局部結構。Idemoto教授表示：“觀察顯示，特別穩定的晶體結構和大量的釩電荷補償，使Mg1.33V1.57Mn0.1O4具有卓越的充放電性能。總的來說，研究結果表明，Mg1.33V1.57Mn0.1O4可能是一種很好的鎂可充電電池的正極材料選項。”

Idemoto教授總結道：“通過進一步研發，未來鎂電池可能具有更高的能量密度，從而超過鋰離子電池。