镁电池在安全方面取得的突破

锂离子电池很神奇。在过去几十年里，它改变了我们与科技的关系，将我们从台式机、笔记本带到了智能手机、智能手表。问题在于：锂离子电池有一个缺点，有时会爆炸。

正因如此，全球工程师都在研究，看看有没有更安全的电池可以替代锂离子电池。用镁替代铝就是一种好选择，但从以前的记录看镁电池存储的电能有限。

休斯敦大学电子计算机工程副教授姚燕（YanYao）相信，他取得了一些突破，可以让镁电池的效率明显提升。姚燕说：“我们将纳米结构的负极与新的镁电解液结合。”

在过去几年里，他一直在研究如何让镁离子的移动速度加快。镁离子移动越快效率越高。与此同时，他重新设计了负极，增强性能。

早在2014年，姚燕与博士后HyunDeogYoo就有了初步构想，项目持续了好几年，有3所大学、3个国家实验室的科学家参与，他们不断做实验，构建理论。

开发电池涉及到客体（Guest）在主体晶格（Host）中的嵌入。姚燕称：“镁离子很难嵌入到主体晶格中去。首先，要打断镁-氯化物的联系相当难。不只如此，镁离子在主体晶格内移动速度很慢。这些因素导致镁电池的效率低下。”

新电池将镁一氯化物嵌入主体晶格，比如二硫化钛。姚燕说，这样设计可以让镁、氯化物粘在一起，不必分离，结果发现阴极传输的速度比传统镁电池更快。

结果显示，新的镁电池每克能够存储电能400毫安，以前的镁电池只能存储100毫安。传统锂离子电池负极容量约为每克200毫安。

问题在于镁电池的电压无法与锂离子电池相提并论，输出电压只有1伏，锂离子电池约为3-4伏。

为什么锂离子电池如此流行？因为它的电压高，能量密度高。不过锂很贵，内部可能会泄露，导致电池起火。镁电池有自己的优势，例如，地球上镁的储量比锂丰富，因此成本更低。还有，锂电池会起火，镁电池不存在这样的问题。寻找更好的负极，寻找更高效的电解液，这是镁电池研究的关键。