雖然鋰離子電池為當今儲能主力，但目前仍有許多研究團體與廠商試圖找出比鋰電池更穩(wěn)定與有效的儲能技術(shù)，美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)近日便成功研發(fā)出鎂固態(tài)電池，且該電池原型能量密度與材料成本皆比鋰離子電池佳。

鎂地球蘊含量比鋰礦更豐富、成本更低，電量也標榜為鋰電池的兩倍，但仍有諸多障礙待跨越。

照理來說電池離子可透過電解質(zhì)在正負極之間流動，借由電化學反應為電池供電，且該反應必須是可逆的，不然無法為電池充電，但鎂電池中的碳酸鹽(carbonate)電解質(zhì)在充放電循環(huán)中容易在鎂表面形成阻擋層，阻礙電池充電。

雖然鎂也可以透過高腐蝕性液態(tài)電解質(zhì)充放電，但假如采用腐蝕性電解質(zhì)，鎂電池將無法在高電壓下運作，也有安全疑慮。因此NREL研發(fā)新型電解質(zhì)，將聚丙烯腈(polyacrylonitrile)與鎂離子鹽(magnesium-ionsalt)混合成固態(tài)電解質(zhì)，可保護鎂陽極并提升電池性能。

目前研究人員已成功打造鎂固態(tài)電池原型，研究更指出，被保護的鎂陽極也可在碳酸鹽電解質(zhì)中充電，且可提供更多能量。此外，研究團隊除了成功研發(fā)出可循環(huán)充電的鎂電池，也提供陽極與電解質(zhì)不相容解決途徑跟破解陰極對離子的局限。

鎂本地球的含量相當豐富，蘊藏量排名第八，且鎂為堿土金屬，價電子數(shù)為2，與價電子數(shù)為1的鋰相比，可提供近兩倍電量，再加上鎂不會生成枝晶，電池不會有爆炸風險。假如鎂電池成功推行并商業(yè)化，對需求量快速攀升的電池市場大有裨益。

「身為科學研究者，我們總是在想下一步要做什么?」NREL材料科學科學家ChunmeiBan表示，居于儲能主導地位的鋰離子電池電量已逐漸達到頂峰，因此迫切需要找出新一代儲能技術(shù)，而新型電池還必須能以更低成本提供更多電量。NREL科學家Seoung-BumSon則指出，這項發(fā)現(xiàn)有助為鎂電池未來鋪路。