镁金属二次电池的开发主要面临哪些问题?

具体而言，镁金属二次电池的开发主要面临两大瓶颈问题。崔光磊表示，一是镁电解质作为电池体系中的“血液”，起到在正负极之间传输镁离子的重要作用，它在电池体系内部直接与正负极材料接触，因此需要同时兼顾镁金属负极与高能储镁正极的特殊需求，这极大地限制了镁电解质组分的可选择范围，开发与正负极界面兼容性良好的新型镁电解质体系意义重大;二是因为二价镁离子不仅带有两个电荷，而且“个头小”，这既是镁离子能够在相同体积条件下存储更多电荷的奥秘，同时也造成了镁离子具有电荷密度大、极化作用强的特性，而强极化作用会导致镁离子在正极材料晶格内部受到较大库仑力作用的牵制，从而造成镁离子扩散速度缓慢，因此镁金属二次电池常见的嵌入型正极材料结构普遍表现出较差的可逆脱嵌镁离子能力，开发新型高效储镁正极材料迫在眉睫。

镁金属二次电池研发系列难题如何解决?

围绕上述镁电池待解的关键问题，在崔光磊的带领下，青岛能源所科研团队多年来开展了大量研究工作。

针对镁电解质方面的问题，崔光磊研究团队通过大量的筛选测试和理论分析，确立了硼(铝)基镁盐的合成路线，开发出一系列高性能硼(铝)基镁电解质体系，其表现出优异的镁离子传输特性和镁金属负极兼容性。

崔光磊表示，研究人员通过镁金属负极的界面优化工程进一步拓展了镁电解质组分的可选择范围，极大地提升了多种镁电解质体系与镁金属负极的界面兼容性。研究团队还深入解析了镁金属负极界面处的微观电化学反应过程，实现了镁金属沉积/溶出行为的高效调控，为镁金属负极的高效、循环利用奠定了重要理论基础。

“除了上述液态镁电解质体系，为了充分发挥镁金属电池的高安全特性，研究人员基于技术中心在固态锂电池方面多年的技术积累，还设计开发了多种单离子导体概念的聚合物基固态镁电解质体系，该体系表现出优异的室温镁离子传输性能和正负极界面兼容性。研究人员还成功制备了相应的固态镁金属二次电池器件，实现了镁金属电池的宽温区、长循环工作，为研发适应地下资源勘探、太空探索等极端工况的特种电源提供了充足的技术储备。”崔光磊说，此外，针对储镁正极材料方面的问题，研究团队则重点关注具有高比容量特性的转化型正极。

关键词： 镁金属二次电池 新型镁电解质体系 高能储镁正极 镁金属负极