鎂電池材料是指用于鎂基電池的關鍵材料。鎂電池是一種新興的儲能技術，具有較高的能量密度、良好的循環壽命和更安全的特性（相比鋰電池不易燃燒或爆炸）。以下是鎂電池材料的主要組成部分和研究方向：

1. 鎂金屬負極

• 特點：
  • 鎂資源豐富、價格低廉。
  • 在電化學反應中能夠提供多價陽離子（Mg2?），理論上比鋰離子傳輸更高的電荷密度。
• 挑戰：
  • 鎂在傳統電解液中反應活性較低，容易形成表面鈍化層，影響電池性能。
  • 電鍍/剝離過程中存在鎂枝晶生長問題。

2. 電解液材料

• 有機電解液：
  • 常用基于鎂鹽（如Mg(AlCl4)2、Mg(TFSI)2）的有機溶劑電解液。
  • 要求對鎂負極的兼容性強，不形成鈍化層。
• 固態電解質：
  • 研究方向包括鎂導電陶瓷、聚合物電解質等，以提高電導率和穩定性。
• 離子液體：
  • 離子液體電解液因其寬電化學窗口和高導電性而成為研究熱點。

3. 正極材料

• 過渡金屬氧化物：
  • 常見材料包括Mo6S8、TiS2、MnO2等，具有高電化學活性。
• 硫化物：
  • 提供高的理論容量，但可能存在容量衰減問題。
• 有機正極：
  • 輕量化、可調控性強，但導電性和穩定性需要優化。

4. 集流體和界面材料

• 需要耐腐蝕性強、鎂離子傳導性好的集流體（如鈦、鎳基材料）。
• 引入界面修飾材料可以優化電極/電解質界面，提高反應動力學。

應用前景

鎂電池材料研究正處于起步階段，盡管在容量、循環穩定性和成本方面具有潛力，但仍需解決以下關鍵問題：

• 鎂離子傳導的動力學限制。
• 高性能正極和電解質的開發。
• 工業化生產的兼容性和成本優化。