盖世汽车讯 现代世界依靠无形的能源运转。智能手机、笔记本电脑和电动汽车所搭载的电池默默地为日常生活提供动力。随着社会对便携式和可持续能源的依赖日益加深，开发紧凑、可靠的电池技术已成为当前最重要的技术挑战之一。

目前，锂离子电池占据行业主导地位，但人们也在积极探索能够提供更高安全性、更低成本和更高能量密度的替代方案。固态镁电池长期以来被视为颇具前景的下一代能源技术。然而，这类电池内部的不稳定性仍然是其发展的主要障碍。

据外媒报道，日本东北大学（Tohoku University）的研究团队开发出一种改进固态镁电池的新方法，以应对上述挑战。相关研究发表于期刊《ACS Energy Letters》。

图片来源：期刊《ACS Energy Letters》

固态电解质和电极之间的界面反应通常被认为是不利的，因为随着时间的推移，界面反应会降低电池性能。但研究人员发现，在固态镁电池中，只要对界面反应进行精心控制，它们实际上对提高电池效率至关重要。

东北大学先进材料研究所（Advanced Institute for Materials Research，WPI-AIMR）特聘教授Hao Li表示：“长期以来，界面反应一直被视为需要避免的问题，但我们的研究结果表明，如果对这类反应进行精心引导而不是抑制，就能有效地提升固态镁电池的性能。”

研究人员开发出一种全新的镁合金阳极策略，以平衡界面反应。通过对阳极的表面和内部结构进行优化，该策略使镁离子能够更高效地在电池中传输，同时提高整体稳定性并形成更均匀的镁沉积层。

研究人员在镁（Mg）中添加锡（Sn），二者共同形成了一种名为Mg₂Sn的稳定物质——这种相有助于调节电池内部的反应。

为了确定最佳成分，研究团队测试了几种含有不同第二相的镁基合金，并评估了它们在电池工作条件下的电化学性能。在所有测试材料中，优化后的镁锡合金在界面稳定性、镁离子传输和长期循环性能之间表现出最佳平衡。

优化后的镁锡合金展现出显著提升的电化学性能，包括更稳定的循环性能和增强的电极-电解质界面镁离子传输。在固态电池测试中，该镁锡合金保持稳定超过1300小时，循环性能比纯镁高出400多倍。

多年来，固态镁电池内部的界面反应一直被视为限制其性能的主要挑战。然而，研究人员的发现表明，通过精心控制，界面反应本身也可以成为解决方案的一部分。该研究强调了在设计电池界面时平衡化学反应和离子传输的重要性。

通过将界面反应转化为功能优势，这项研究为设计更长寿命的储能系统开辟了新的方向。