Schaefer表示：“為了進一步實現運輸電氣化，開發可再生能源儲能系統，需要改進儲能設備。為了滿足這些需求，除鋰離子電池之外的其他電池系統受到關注。在這些電池系統中，可充電鎂金屬電池系統頗具吸引力，因為鎂儲量豐富，而且金屬鎂負極具有高體積容量。”

離子電池中包括正、負極和電解質。通常情況下，電解質是一種溶解在液體中或分散在凝膠中的鹽，將兩個電極連接起來。向電極施加電荷時，會發生電化學反應，將分子分裂成基本成分。這些成分，通常是原子離子和電子，分別移動至相反的電極，以一種方式重新組合，要么向連接的設備釋放能量，要么從電源吸收能量。

 

據介紹，帶有非液體電解質的鎂金屬電池一直未得到充分研究，因其存在嚴重的離子傳輸和/或界面化學問題。帶有液體電解質的鎂金屬電池前景較好，但也面臨著與鋰離子電池相同的問題，包括揮發性、易燃性和可能出現泄漏，以及腐蝕性和/或可逆性問題。

 

Schaefer表示：“與液體電解質相比，固體聚合物電解質具有更高的熱穩定性、機械穩定性和電化學穩定性。同時，相對于無機固體電解質，固體聚合物電解質的成本和密度更低，具有潛在的優勢。雖然鋰離子導電固體聚合物電解質已得到廣泛研究，但關于鎂離子導電版本的成功報道相對較少。”

 

在這種情況下，對這類系統中離子如何反應和傳輸的了解也有限。該研究團隊分析了如何通過聚合物中的鎂基鹽制成鎂聚合物電解質PCL-PTMC，并與普通的聚醚電解質進行比較，探討兩種電解質與鎂金屬負極的接觸情況。通過光譜技術檢測每種電解質的離子形態，結果表明PCL-PTMC中的鎂離子以離子絡合物的形式存在，與其他離子鍵合，而不是以游離鎂離子的形式存在。

 

“如之前的鋰鹽報道，PCL-PTMC中帶正電荷的離子與聚合物鏈之間的相互作用，要弱于其他聚合物。”Schaefer指出，較弱的相互作用可以改善帶正電荷離子的傳導。“然而，含有鎂PCL-PTMC電解質的電芯極化，導致產生高度分散的、呈顆粒狀的沉積物。”

 

研究人員推斷，通過光譜識別出來的鎂絡合物參與傳導后在電極上分解，從而抑制電極進一步相互作用。該團隊計劃繼續探討其他鹽類，以及其他電解質界面，以避免鎂電極受到不良化學沉積的影響。

 

Schaefer表示，未來的工作將集中在克服界面問題和量化鎂傳導的方法上。