東京科學大學正在對鎂進行研究，將其作為下一代電池的有希望的候選者。目前，鎂電池的性能和容量需要提高以取代鋰，但研究仍在繼續。
啟迪研究團隊專注於一種具有尖晶石結構的新型正極材料。經過廣泛的表徵和電化學性能實驗，他們發現了一種特定的成分，可以為高性能鎂充電電池打開大門。
正如《電分析化學雜誌》上報導和發表的那樣，該團隊相信他們已經找到了通往成功的正確道路。
目前，鋰離子電池在許多應用的整體性能方面仍然無與倫比，從便攜式電子產品到手機基站的各種應用都證明了這一點。然而，它們存在一些難以忽視的主要缺點。
例如，鋰非常昂貴，而且以極高的速度開採這一事實也於事無補。此外，鋰離子電池的能量密度不足以保證電動汽車和重型機械的續航里程。這些擔憂，加上電池如果被刺破或在高溫下會非常危險的事實，促使科學家們尋找替代技術。
在作為可充電電池的有效能量載體進行測試的各種元素中，鎂 (Mg) 是一個很有前途的候選元素。除了其安全性和豐富性之外，Mg 還具有製造更高容量電池的潛力。但是，有幾個問題需要首先解決。這些包括鎂離子提供的低電壓窗口和在鎂電池材料中觀察到的循環不可靠性。
為了解決這些問題，由日本東京理科大學副校長兼教授 Yasushi Idemoto 領導的研究團隊正在研究用於鎂電池的新型陰極材料。特別是，他尋求提高基於 MgV（V：釩）系統的陰極材料的性能。
研究人員專注於 Mg1,33V1,67O4 系統，但用錳 (Mn) 代替了部分釩，從而得到分子式為 Mg1,33V1,67-xMnxO4 的材料，其中 x 的範圍為 0.1 至 0, 4。雖然該系統具有很高的理論能力，但需要研究有關陰極結構、循環和性能的更多細節，以了解其實際用途。因此，研究人員使用各種標準技術對合成的陰極材料進行了表徵。
首先，他們使用 X 射線衍射和吸收以及透射電子顯微鏡研究了 Mg1.33V1.67-xMnxO4 化合物的組成、晶體結構、電子分佈和粒子形態。分析表明，Mg1.33V1.67-xMnxO4 具有尖晶石結構，成分非常均勻。
接下來，研究人員進行了一系列電化學測量，以評估 Mg1.33V1.67-xMnxO4 的電池性能，使用不同的電解質並測試在不同溫度下產生的充電/放電性能。
該團隊觀察到這些陰極材料（尤其是 Mg1.33V1.57Mn0.1O4）具有高放電容量，但其隨循環次數的不同而有顯著差異。為了解原因，他們分析了材料中釩原子附近的局部結構。
Idemoto 教授解釋說：“看來特別穩定的晶體結構，加上釩的大量電荷補償，導致我們觀察到 Mg1.33V1.57Mn0.1O4 具有優異的充放電性能。總的來說，我們的結果表明 Mg1.33V1.57Mn0.1O4 可能是鎂充電電池的良好候選正極材料。”
Idemoto 教授對目前的結果感到滿意，並對未來充滿信心，他總結道：“通過未來的研究和開發，鎂電池的性能可能會優於鋰離子電池，因為鎂電池具有更高的能量密度。”
事實上，更換 MGV 系統可能會導致期待已久的下一代電池。讓我們希望，期待已久的鋰替代品能夠滿足我們對可充電電池的需求，很快就會實現。
隨著使用電動汽車的政治壓力增加，對電池的需求也將增加。鋰的價格已經相當高，並且在對自由世界不太友好的國家進行加工，因此需要激烈的競爭。
目前正在研究幾種化學品。不久之後，他們中的一個或多個將提供有能力和稱職的競爭。對於消費者而言，成本和性能能降低多少還有待觀察。成本降低必須相當可觀，因為競爭性化學的資本承諾將很高。
就目前而言，正如 Idemoto 教授所觀察到的那樣，仍有研究要做，但這條道路可能是以合理的價格獲得電池的正確道路。
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文章用鎂代替鋰來製造負擔得起的電池？來自經濟情景。
這是在 Fri, 17 Mar 2023 12:19:57 +0000 在 https://scenarieconomici.it/il-magnesio-al-posto-del-litio-per-batterie-convenienti/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。