Schaefer表示：“为了进一步实现运输电气化，开发可再生能源储能系统，需要改进储能设备。为了满足这些需求，除锂离子电池之外的其他电池系统受到关注。在这些电池系统中，可充电镁金属电池系统颇具吸引力，因为镁储量丰富，而且金属镁负极具有高体积容量。”

离子电池中包括正、负极和电解质。通常情况下，电解质是一种溶解在液体中或分散在凝胶中的盐，将两个电极连接起来。向电极施加电荷时，会发生电化学反应，将分子分裂成基本成分。这些成分，通常是原子离子和电子，分别移动至相反的电极，以一种方式重新组合，要么向连接的设备释放能量，要么从电源吸收能量。

 

据介绍，带有非液体电解质的镁金属电池一直未得到充分研究，因其存在严重的离子传输和/或界面化学问题。带有液体电解质的镁金属电池前景较好，但也面临着与锂离子电池相同的问题，包括挥发性、易燃性和可能出现泄漏，以及腐蚀性和/或可逆性问题。

 

Schaefer表示：“与液体电解质相比，固体聚合物电解质具有更高的热稳定性、机械稳定性和电化学稳定性。同时，相对于无机固体电解质，固体聚合物电解质的成本和密度更低，具有潜在的优势。虽然锂离子导电固体聚合物电解质已得到广泛研究，但关于镁离子导电版本的成功报道相对较少。”

 

在这种情况下，对这类系统中离子如何反应和传输的了解也有限。该研究团队分析了如何通过聚合物中的镁基盐制成镁聚合物电解质PCL-PTMC，并与普通的聚醚电解质进行比较，探讨两种电解质与镁金属负极的接触情况。通过光谱技术检测每种电解质的离子形态，结果表明PCL-PTMC中的镁离子以离子络合物的形式存在，与其他离子键合，而不是以游离镁离子的形式存在。

 

“如之前的锂盐报道，PCL-PTMC中带正电荷的离子与聚合物链之间的相互作用，要弱于其他聚合物。”Schaefer指出，较弱的相互作用可以改善带正电荷离子的传导。“然而，含有镁PCL-PTMC电解质的电芯极化，导致产生高度分散的、呈颗粒状的沉积物。”

 

研究人员推断，通过光谱识别出来的镁络合物参与传导后在电极上分解，从而抑制电极进一步相互作用。该团队计划继续探讨其他盐类，以及其他电解质界面，以避免镁电极受到不良化学沉积的影响。

 

Schaefer表示，未来的工作将集中在克服界面问题和量化镁传导的方法上。