10 月 13 日消息，隨著技術的不斷進步，大規模、可持續能源存儲的需求也日益增長。為應對這一需求，日本東北大學的研究人員開發出一種可充電鎂電池（Rechargeable Magnesium Battery, RMB）原型，成功克服了長期以來鎂基儲能技術所面臨的諸多挑戰。這項突破性進展標志著能源存儲技術邁向下一階段 —— 一種由可持續材料制成、支持快速充電的新型電池。
鋰是一種稀缺資源，難以滿足新技術發展和全球人口持續增長對鋰離子電池日益增長的需求。相比之下，鎂在地殼中儲量豐富，獲取更為便捷。
“過去鎂未能成為主流電池材料的原因在于其反應動力學緩慢，導致電池無法在室溫下正常工作，”日本東北大學的 Tetsu Ichitsubo 解釋道，“試想一下，如果設備中的電池只能在極端溫度條件下運行，那在日常生活中幾乎毫無實用價值?！?/p>
因此，實現室溫下的穩定運行，是推動鎂基儲能技術成為鋰資源替代方案的關鍵一步。研究團隊通過設計一種新型非晶態氧化物正極材料（Mg?.??Li?.??Ti?.??Mo?.??O），成功實現了這一目標。
以往的鎂電池在實現鎂離子快速、可逆擴散方面存在困難，因而難以在室溫下高效運行。而該研究采用的非晶態氧化物正極，利用鋰離子與鎂離子之間的離子交換過程，構建出有利于鎂離子遷移的擴散通道，顯著提升了離子傳輸效率。
結果表明，該正極材料可在室溫下實現鎂離子的可逆嵌入與脫出?！拔覀冎谱髁艘粋€全電池原型以測試其實際性能，發現即使經過 200 次充放電循環后，電池仍能釋放足夠的能量，”Ichitsubo 表示，“足以持續點亮一個藍色發光二極管（LED）。這一點令人振奮，因為此前許多可充電鎂電池的演示實驗中出現了負放電電壓現象，意味著它們根本無法輸出可用能量?！?/p>
研究團隊還深入探究了該電池的工作機理。通過嚴格的化學分析證實，電池所表現出的容量確實來源于真正的鎂離子嵌入反應，而非其他副反應。這使得該體系區別于以往的研究 —— 在那些研究中，表觀性能主要由非目標性的副反應主導。
本項工作首次可靠地展示了氧化物正極在常溫條件下實現可充電鎂電池運行的可行性。同時，研究確立了下一代鎂電池正極材料設計的基本原則：引入結構自由體積、將顆粒尺寸控制在納米尺度，以及確保與先進電解質的良好兼容性。這些進展共同推動可充電鎂電池向安全、可持續且資源韌性強的儲能系統邁進，加速其實用化進程。
相關研究成果已于 2025 年 9 月 17 日發表在《通訊材料》（Communications Materials）期刊上。
