中国科学家新思路：锂镁混合电池或可减轻电动汽车焦虑

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很难相信，过去一年锂的价格飙升了400% 以上！电池级盐的锂现货市场，特别是碳酸盐和氢氧化物，仅一周价格就飙升了近 15%。（数据来自MetalMiner）

由于电池超级工厂、电动汽车、电源墙和储能业务的兴起对供应的巨大需求，锂获得了“白色石油”的标签。对锂离子电池的需求比以往任何时候都高，导致市场在未来一段时间内面临供应受限，与此同时，锂的价格上涨也推动了镍和钴的价格。

随着各国限制传统燃油汽车的销售，促进新能源汽车的普及，作为电动汽车和便携式电子产品中最常见的电池原材料，锂在未来的一段时间内将继续呈现供应紧张的状态。锂资源在地壳中并不丰富，而且地域分布不均，这些都会大大地增加成本。

为应对市场短缺，除了扩大锂的开采外，制造商也将目光转向了更廉价的其他金属材料上，而在科研领域，对其他金属能否替代锂的研发工作也正在如火如荼的进行中。

“开发具有成本效益和高性能的电池势在必行，目前，锂离子电池仍占据大部分市场，但在锂资源和能量密度方面都受到限制。” 中国科学院上海硅酸盐研究所的研究人员说。

镁作为锂的替代品具有几个显着的优势，特别是作为电池的阳极，它负责向设备释放能量。

首先，镁是地壳中第五丰富的金属，其成本不到锂的1/30，具有出色的操作安全性和平滑的沉积形态。其次，镁金属电池是大规模储能系统的有吸引力的候选者，主要是因为它们的高能量密度，达到400wh/kg，是磷酸铁锂电池的3.2倍！

但是镁金属电池也有一些很明显的缺点：镁作为金属阳极与大多数电解质不相容；镁的高电荷密度需要更高的能量来实现阳离子的溶解和扩散，因此充放电循环需要更长的时间。

解决的办法最有希望的是用锂离子处理镁金属来制造混合电池，研究人员说。

中国科学院上海硅酸盐研究所的一组研究人员总结了该领域最新的工作进展，比较了拟议的镁锂电池的能量和功率密度，探索了锂对改善镁基正极和负极电化学性能的贡献，确定了镁锂混合电池的几大优势：

保持了电池的高能量密度；相比锂离子电池，它更廉价；它结合了锂和镁的优势，可以实现快速的电极动力学和平滑的阳极沉积形态。

为了在镁锂混合电池配置中实现高理论值，研究人员确定性能最佳的混合电池配置必须具有高离子电导率和宽电化学窗口。

“锂离子电池已经商业化了几十年，但经过大量研究，它们的能量密度可能不会增加，锂也不会变得更加丰富，”研究论文的主要作者李教授说。“为了推动这一领域的发展，我们正在转向镁锂混合电池。这项研究仍处于起步阶段，仍需要进行大量研究才能实现实际应用。”

性能更优，更廉价的电池是制造商和消费者追求的目标，镁锂混合电池无疑完美符合了这个要求，这也是它备受研究人员青睐的原因。

这篇研究论文近期发表在了《Energy Material Advances》上，研究人员旨在说明锂对正极和负极侧电化学性能的改进，并为该领域的未来研究提供新思路启发。

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