重量輕、動力足的鋰離子電池使得汽車生產(chǎn)商制造的電動汽車和插電式混合動力汽車提速快，行駛距離和壽命也比較好。但是，鋰電太貴，尼桑Leaf的電池組售價達(dá)1.2萬美元;電動汽車行駛距離還較短Leaf每充一次電后理想狀況下可行駛約138英里。因此，這項(xiàng)新技術(shù)目前在市場上并不走俏。

日前，豐田公司研究人員在開發(fā)鎂電池方面取得了穩(wěn)步進(jìn)步，期望將來能提供一種成本更低廉、儲能更強(qiáng)的電池供用戶選擇。本月早些時候，豐田北美研究院研究人員在《化學(xué)通訊》上發(fā)文并描述了他們所做的鎂離子電池實(shí)驗(yàn)。他們使用了一種錫材料新型陽極，但電解液與鋰離子電池所用的是同類型材料。

“這項(xiàng)研究很有潛力。我們在論文中指出提高其性能還有些工作要做，但總體而言我們十分興奮。” 論文第一作者Nikhilendra Singh指出，實(shí)驗(yàn)表明鎂離子電池前景光明，更為深入研究奠定了基礎(chǔ)。

由于鎂的自然儲量豐富，因此鎂離子電池應(yīng)該成本低廉。因?yàn)殒V離子有兩個正電荷，而鋰離子只有一個，因此鎂離子電池的儲能性也應(yīng)更高。鎂離子電池每克能儲存更多電荷，從而使汽車行駛距離更長、消費(fèi)電子產(chǎn)品使用時間更長。但要想使鎂離子電池能有效工作，其化學(xué)工藝還須進(jìn)一步完善。

對此，美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室杰出科學(xué)家Yuyan Shao指出了兩條技術(shù)路線。一是注重研制鎂金屬陽極，這類陽極能高效地轉(zhuǎn)移電荷，但與常規(guī)電解液不兼容。Singh指出，當(dāng)使用這種電池時，鎂陽極上會形成“攔阻層”，使電池?zé)o法正常工作，因此研究人員正尋找能很好地和鎂兼容的新型電解液。另一條技術(shù)路線是研制能兼容常規(guī)電解液的新型陽極。Shao指出，這種方法此前也很少獲得成功，但豐田公司的論文證明它值得進(jìn)一步研究，特別是在尋找一種高電容、高電壓陽極方面。

為提高電池性能、降低材料成本，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界做了許多工作，有的是努力提高鋰離子技術(shù)，有的是探索新的化學(xué)材料，如鋰空氣、鈉空氣、鋰化硫等。豐田北美研究院主攻鎂離子電池，而豐田其他科學(xué)家則探索別的新型電池，如鋰空氣、鈉離子等。它們在汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域都有可能取代鋰離子電池。

另一個積極探索鎂離子電池技術(shù)的公司則是從麻省理工學(xué)院孵化而來的佩里昂技術(shù)公司。該公司利用計(jì)算機(jī)篩選技術(shù)快速測試鎂離子電池活性物質(zhì)，但兩名公司創(chuàng)始人拒絕評論豐田公司的有關(guān)實(shí)驗(yàn)。

勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)運(yùn)輸技術(shù)電池項(xiàng)目經(jīng)理、研究人員溫卡特·斯里尼瓦桑指出，20世紀(jì)七八十年代，鋰離子電池研究人員一直在努力研制鋰陽極電池，因?yàn)榫拖矜V離子電池一樣，鋰陽極電池可能提供更高的電壓，從而帶來更大的能量密度。研究人員實(shí)驗(yàn)了各種不同陽極材料，為今天鋰離子電池產(chǎn)業(yè)打下了實(shí)證基礎(chǔ)。但對于鎂離子電池來說，宣告鎂陽極和錫插入式陽極哪條技術(shù)路線最有希望還為時太早。

實(shí)際上，豐田北美研究院研究人員就一直在同時探索兩條路線。該研究院總經(jīng)理Takashi Kuzuya說：“只確定前一種系統(tǒng)對于我們來說還有點(diǎn)兒早，所以我們同步在探索很多種可能性。”他期望鎂離子電池也采取鋰電的產(chǎn)業(yè)路線，即先應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，然后擴(kuò)大到汽車。

斯里尼瓦桑認(rèn)為豐田論文主要會在研究人員中產(chǎn)生影響，鎂離子電池商業(yè)化至少還要10年。他說：“實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，即找到陽極、陰極和電解液后，進(jìn)入商業(yè)化階段可能還要5年時間。而目前鎂電池研究還沒有走到這一步，所以還要等上更多年。”