研究人員認(rèn)為，雖然鎂和其它多價金屬在高密度儲能方面表現(xiàn)出了巨大潛力，但在實際應(yīng)用中還存在許多問題。

鋰離子電池因其高能量密度而被廣泛應(yīng)用于移動電話、筆記本電腦和電動汽車等產(chǎn)品中。然而，隨著電網(wǎng)規(guī)模儲能領(lǐng)域的快速發(fā)展，研究人員已經(jīng)開始尋找更廉價、更易得的鋰替代品。多價金屬電池有可能徹底改變能量存儲行業(yè)。

美國休斯敦大學(xué)官網(wǎng)7月17日報道，研究人員在《自然·能源》雜志發(fā)文綜述了目前多價金屬離子電池的研究現(xiàn)狀，并為未來工作提供了路線圖。他們認(rèn)為，基于鎂、鈣、鋅和鋁等多價金屬的電池既有良好的應(yīng)用前景，也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

休斯敦大學(xué)副教授、德州超導(dǎo)中心首席研究員、論文作者YanYao說：“在這篇論文中，我們闡述了多價金屬電池的關(guān)鍵優(yōu)勢和常見誤區(qū)。在能源密度競賽中，多價金屬離子電池最好被視作大規(guī)模儲能的替代解決方案，而非鋰電池的直接競爭對手?！?/p>

研究人員還分析了金屬陽極的生長行為。Yao表示，雖然鎂是一種很有前途的材料，但它無法在平板上保持無枝晶形態(tài)。他說：“鎂只能在特定的電解質(zhì)溶液中才不會發(fā)生副反應(yīng)，活性金屬表面不會鈍化，鎂電鍍-剝離的庫倫效率接近統(tǒng)一?！?/p>

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Yao等撰寫的論文的關(guān)鍵點包括：

（1）鋰的可用性和成本引人擔(dān)憂，研究人員開始表現(xiàn)出對多價金屬電池技術(shù)的興趣。

（2）多家金屬離子電池工作原理與鋰離子電池有諸多相似之處，因此有望迅速被工業(yè)界采用。

（3）此前對多價金屬電池預(yù)期能量密度的評估局限于金屬陽極，這往往會導(dǎo)致誤導(dǎo)性結(jié)論。研究人員對陰極和陽極展開重新評估，可使多價金屬電池在能量存儲領(lǐng)域的地位進(jìn)一步提升。

（4）直接使用多價金屬作為陽極是滿足電池安全性和能量密度需求的重要方面，但圍繞這種陽極材料還有很多不確定性。

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（5）研究人員對電解質(zhì)溶液和相關(guān)界面現(xiàn)象的認(rèn)識正在逐步深入，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

（6）尋找好的多價金屬電池陽極材料需要考慮更多不常見的問題，其離子存儲機(jī)制遠(yuǎn)比鋰離子電池復(fù)雜。陰極材料化學(xué)理論的錯誤解釋廣泛存在。

研究人員還列出了建議，認(rèn)為以下針對性研究可顯著改善未來電池性能：

（1）更好地理解金屬陽極的生長行為。這是實現(xiàn)鋰離子電池安全承諾的關(guān)鍵步驟。

（2）正確評估金屬陽極與電解質(zhì)溶液的相容性，以及保護(hù)涂層的有效性。

（3）正確解釋陰極離子存儲機(jī)制。

（4）尋找更好的陰極材料設(shè)計方案。