隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，能源問(wèn)題越來(lái)越突出。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，全世界對(duì)環(huán)境保護(hù)也越來(lái)越注重?，F(xiàn)在大量使用的鋰離子電池體系和鉛酸電池體系等，雖然產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)很成熟了，但是由于這些電池體系中多少含有對(duì)環(huán)境對(duì)人體有害的成分，而且具有一定的安全隱患，再加上離子型鋰電池等體系本身的比能量密度并不出色，導(dǎo)致不管怎樣開(kāi)發(fā)改進(jìn)續(xù)航能力都無(wú)法滿足社會(huì)進(jìn)步(特別是新能源汽車(chē))的需求。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，市場(chǎng)上就期待儲(chǔ)電量更大，環(huán)境友好，造價(jià)更低，更安全可靠電池。

近些年來(lái)，高效安全環(huán)保的電池體系，特別是可充電的電池體系，一直是各國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。綠色電池更是研究人員要研究的重中之重。鎂離子電池因?yàn)槠洫?dú)特的性能(鎂電池有兩個(gè)電子得失，而鋰電池只有一個(gè)電子得失)，一直被認(rèn)為是取代當(dāng)前電池體系的新一代電池體系之一。與此同時(shí)，水系鎂離子電池由于使用了水溶液作為電解液，具有安全環(huán)保的特點(diǎn)，更是受到了科學(xué)家們的關(guān)注。但是很遺憾的是，由于目前已開(kāi)發(fā)的大部分電極材料中的陰離子與鎂離子具有很強(qiáng)的電效應(yīng)，使得鎂離子的定向移動(dòng)被阻礙，無(wú)法自由行動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法達(dá)到鎂電池理想的性能。所以開(kāi)發(fā)出合適的電極材料對(duì)水系鎂離子電池的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用尤其重要。

近日，來(lái)自哈爾濱理工大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)一種還原的氧化石墨烯包裹的錳酸鎂(MgMn2O4)作正極材料的電池體系。這種電池在50毫安每克的電流密度下，比容量可以達(dá)到211mAh/克，并且在1000毫安每克的電流密度下，比容量密度還是可以達(dá)到140mAh/克.

他們首先利用溶膠凝膠法制備了納米錳酸鎂材料，然后用還原的氧化石墨烯包覆錳酸鎂納米材料而獲得錳酸鎂/石墨烯復(fù)合材料。根據(jù)測(cè)算，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料中鎂離子的擴(kuò)散系數(shù)達(dá)到了1.03*10-8cm2/s，是單一的錳酸鎂的擴(kuò)散速率的15倍。還原的氧化石墨烯的加入優(yōu)化了錳酸鎂的界面性能，促進(jìn)了電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，提高了電極材料的導(dǎo)電性;同時(shí)也提高了鎂離子在電極的擴(kuò)散作用，從而使整個(gè)電池體系獲得了優(yōu)秀的電化學(xué)性能。

雖然這種新的水系鎂離子電池在產(chǎn)業(yè)化之前，還有許多的問(wèn)題需要解決，但是其安全性能是具有保障的，這也為新型鎂離子電池的開(kāi)發(fā)提供了新思路。相信在科學(xué)家們的努力下，新一代的電池將很快出現(xiàn)在我們的日常生活中。