TUS研究人员提出了一种新的系统Mg1.33V1.57Mn0.1O4，有望在正极材料的循环性能和效率方面将Mg电池提升到一个新的水平。图片来源：来自日本TUS的YasushiIdemoto
锂离子电池在多种应用的整体性能方面保持无与伦比，从便携式电子产品到蜂窝基站的广泛应用就证明了这一点。但是，它们几乎没有难以忽视的重要缺点。
首先，锂相当昂贵，而且以极端速度开采的事实也无济于事。此外，锂离子电池的能量密度不足以赋予电动汽车和重型机械自主性。这些担忧，加上电池在刺穿或高温下非常不安全的事实，促使科学家寻找替代技术。
在作为可充电电池的高效能量载体测试的各种元素中，镁（Mg）是一个有前途的候选者。除了安全性和丰富性外，镁还有潜力实现更高的电池容量。但是，需要首先解决一些问题。其中包括镁离子提供的低电压窗口，以及在镁电池材料中观察到的不可靠的循环性能。
为了解决这些问题，由日本东京理科大学副校长兼教授YasushiIdemoto领导的研究小组一直在寻找镁电池的新正极材料。特别是，他们一直在寻找提高基于MgV（V：钒）系统的正极材料性能的方法。幸运的是，正如《电分析化学杂志》最近的一项研究所报道的那样，他们现在已经找到了通往成功的正确途径。
研究人员专注于Mg1.33V1.67O4系统，但用锰（Mn）代替一定量的钒，得到分子式为Mg1.33V1.67?xMnxO4，其中x从0.1变为0.4。虽然该系统具有很高的理论容量，但需要分析有关结构，循环性能和阴极性能的更多详细信息，以了解其实际用途。因此，研究人员使用各种标准技术合成的阴极材料。
首先，他们研究了镁的组成、晶体结构、电子分布和颗粒形态。Mg1.33V1.67?xMnxO4使用X射线衍射和吸收以及透射电子显微镜的化合物。分析表明，Mg1.33V1.67?xMnxO4具有尖晶石结构，成分非常均匀。接下来，研究人员进行了一系列电化学测量，以评估镁的电池性能。Mg1.33V1.67?xMnxO4，使用不同的电解质并在不同温度下测试产生的充电/放电性能。
研究小组观察到这些正极材料的高放电容量-特别是Mg1.33V1.67?xMnxO4——但它也因周期数而异。为了理解原因，他们分析了材料中钒原子附近的局部结构。“看起来，特别稳定的晶体结构以及钒的大量电荷补偿导致了我们对镁观察到的优越的充放电性能。“伊德莫托教授说。“综上所述，我们的结果表明Mg1.33V1.67?xMnxO4可能是镁可充电电池的良好候选正极材料。
Idemoto教授对目前的发现感到满意，并对即将发生的事情充满希望，他总结道：“通过未来的研究和开发，由于前者更高的能量密度，镁电池可以超过锂离子电池。
更多信息：YasushiIdemoto等人，镁二次电池尖晶石型正极材料Mg1.33V1.67-MnO4充放电过程中的电化学性质以及晶体和电子结构变化，电分析化学杂志（）。DOI：10./j.jelechem..
