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鋰離子電池很神奇。在過(guò)去幾十年里，它改變了我們與科技的關(guān)系，將我們從臺(tái)式機(jī)、筆記本帶到了智能手機(jī)、智能手表。問(wèn)題在于：鋰離子電池有一個(gè)缺點(diǎn)，有時(shí)會(huì)爆炸。

正因如此，全球工程師都在研究，看看有沒(méi)有更安全的電池可以替代鋰離子電池。用鎂替代鋁就是一種好選擇，但從以前的記錄看鎂電池存儲(chǔ)的電能有限。

休斯敦大學(xué)電子計(jì)算機(jī)工程副教授姚燕(Yan Yao)相信，他取得了一些突破，可以讓鎂電池的效率明顯提升。姚燕說(shuō)：“我們將納米結(jié)構(gòu)的負(fù)極與新的鎂電解液結(jié)合。”

在過(guò)去幾年里，他一直在研究如何讓鎂離子的移動(dòng)速度加快。鎂離子移動(dòng)越快效率越高。與此同時(shí)，他重新設(shè)計(jì)了負(fù)極，增強(qiáng)性能。

早在2014年，姚燕與博士后Hyun Deog Yoo就有了初步構(gòu)想，項(xiàng)目持續(xù)了好幾年，有3所大學(xué)、3個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家參與，他們不斷做實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建理論。

開(kāi)發(fā)電池涉及到客體(Guest)在主體晶格(Host)中的嵌入。姚燕稱：“鎂離子很難嵌入到主體晶格中去。首先，要打斷鎂-氯化物的聯(lián)系相當(dāng)難。不只如此，鎂離子在主體晶格內(nèi)移動(dòng)速度很慢。這些因素導(dǎo)致鎂電池的效率低下?！?

新電池將鎂一氯化物嵌入主體晶格，比如二硫化鈦。姚燕說(shuō)，這樣設(shè)計(jì)可以讓鎂、氯化物粘在一起，不必分離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)陰極傳輸?shù)乃俣缺葌鹘y(tǒng)鎂電池更快。

結(jié)果顯示，新的鎂電池每克能夠存儲(chǔ)電能400毫安，以前的鎂電池只能存儲(chǔ)100毫安。傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極容量約為每克200毫安。

問(wèn)題在于鎂電池的電壓無(wú)法與鋰離子電池相提并論，輸出電壓只有1伏，鋰離子電池約為3-4伏。

為什么鋰離子電池如此流行?因?yàn)樗碾妷焊?，能量密度高。不過(guò)鋰很貴，內(nèi)部可能會(huì)泄露，導(dǎo)致電池起火。鎂電池有自己的優(yōu)勢(shì)，例如，地球上鎂的儲(chǔ)量比鋰豐富，因此成本更低。還有，鋰電池會(huì)起火，鎂電池不存在這樣的問(wèn)題。尋找更好的負(fù)極，尋找更高效的電解液，這是鎂電池研究的關(guān)鍵。