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(資料圖片)

由于儲(chǔ)量豐富、性價(jià)比也高，鎂極有希望取代高容量固態(tài)電池中的鋰。不過(guò)，固體鎂離子(Mg2+)在室溫下的導(dǎo)電性較差，這阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

為了解決這一長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的難題，東京理科大學(xué)(Tokyo University of Science，TUS)的研究人員近期開(kāi)發(fā)了一種新型Mg2+導(dǎo)體。

Mg2+具有較差的固態(tài)電導(dǎo)率，因?yàn)槎r(jià)正離子在固體晶體中與相鄰的負(fù)離子會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，這阻礙了它們通過(guò)材料的遷移。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員開(kāi)發(fā)了一種名為金屬有機(jī)框架(MOFs)的材料。

領(lǐng)導(dǎo)該研究的TUS副教授Masaaki Sadakiyo解釋稱，MOFs具有高度多孔的晶體結(jié)構(gòu)，這為所含離子的有效遷移提供了空間。此外，研究人員還在MOFs的空隙中引入了乙腈分子，這成功地加強(qiáng)了Mg2+的導(dǎo)電性。

簡(jiǎn)單而言，該團(tuán)隊(duì)使用MOF作為主要框架，稱為MIL-101，然后將Mg2+離子封裝在其納米孔中。在合成的電解質(zhì)中，Mg2+離子排列松散，易于遷移。為了進(jìn)一步增強(qiáng)離子電導(dǎo)率，研究團(tuán)隊(duì)將電解質(zhì)暴露于乙腈蒸汽中，后者被MOF作為“客體分子”吸附。

然后，研究小組對(duì)制備的樣品進(jìn)行了交流阻抗測(cè)試，以測(cè)量離子電導(dǎo)率。他們發(fā)現(xiàn)Mg2+電解質(zhì)數(shù)據(jù)高達(dá)1.9×10-3 S cm-1.研究人員指出，對(duì)于含有Mg2+的晶體固體，這是有史以來(lái)報(bào)道的最高電導(dǎo)率。

上述研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上，揭示了新型MOF基Mg2+導(dǎo)體是一種適合用于電池的材料。此外，這也為固態(tài)電池的發(fā)展提供了關(guān)鍵的見(jiàn)解，固態(tài)電池繼續(xù)吸引著汽車和儲(chǔ)能行業(yè)的興趣和大量投資。

“長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為二價(jià)或更高價(jià)的離子不能通過(guò)固體有效轉(zhuǎn)移。在這項(xiàng)研究中，我們已經(jīng)證明，如果晶體結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境設(shè)計(jì)良好，那么固態(tài)高導(dǎo)電性導(dǎo)體是可以研究的，”Sadakiyo補(bǔ)充說(shuō)。

（文章來(lái)源：財(cái)聯(lián)社）