盖世汽车讯 由于储量丰富，镁成为具有成本效益的高容量固态电池的有前景的锂替代品，但室温下固体镁离子（Mg2+）的导电性较差阻碍了其实际应用。据外媒报道，东京理科大学（Tokyo University of Science，TUS）的研究人员开发一种具有10-3 S cm-1实际应用超导率的新型Mg2+导体，解决了上述问题。

图片来源： 东京理科大学

Mg2+的固态电导率很差，因为二价正离子（2+）在固体晶体中会与其相邻的负离子发生强烈的相互作用，因此会阻碍在材料中的迁移。为了解决这个问题，研究人员开发了一类称为金属有机框架（MOF）的材料。

领导这项研究的TUS初级副教授Masaaki Sadakiyo表示：“MOF具有高度多孔的晶体结构，可为所含离子的有效迁移提供空间。我们还向MOF的孔隙中引入了‘客体分子’乙腈，成功显著加快Mg2+的电导率。”

该团队使用称为MIL-101的MOF作为主要框架，然后将Mg2+离子封装在其纳米孔中。在生成的电解液中，Mg2+离子堆积松散，很容易迁移。为了进一步提高离子电导率，研究小组将电解质暴露在乙腈蒸汽中，这些蒸汽被MOF作为客体分子吸附。

然后，该团队对准备好的样品进行交流（AC）阻抗测试，以测量离子电导率。他们发现Mg2+电解质表现出1.9 × 10-3 S cm-1的超离子电导率。研究人员认为，这是有史以来报告的含有Mg2+的结晶固体的最高电导率。

为了了解这种高电导率背后的机制，研究人员对电解质进行了红外光谱和吸附等温线测量。测试表明，吸附在框架中的乙腈分子允许Mg2+离子有效迁移通过固体电解质体。

相关研究已发表在化学领域顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上，表明新型MOF基Mg2+导体非常适合电池应用。但这种材料也为固态电池的发展提供了重要方向，固态电池将继续吸引来自汽车和储能行业的投资。