鎂電池：替代鋰離子電池的不二選擇？

在開始今天的話題之前，我們先來看看一般鋰電池內部是要怎么樣工作的。一般來說，鋰離子電池都依賴鋰離子在陰陽極之間來回搬運電子，萌生電流供外部電子設備使用。當鋰離子電池放電時，鋰離子先在陰極和電子結合，隨后將“裝載的電子運送到陽極并卸下貨物，形成閉合回路，萌生電流；同理，放電后鋰離子集中在陽極，當施加外部電流時，“滿載電子的鋰離子在脫離陽極后，逆向重新返回陰極。因此，當所有離子都處于高能狀態時，也就意味著這塊電池已經滿電。

可充式鋰離子電池的放電機制

之所以把鋰離子搬運電子的過程和貨物運輸進行類比，因為需要運送的物品通常都整潔碼放在集裝箱里，而大量的電子則形成有指向性的電流。由于一般鋰離子電池中的鋰離子都是以1價電子的形式（Li1+）存在的，因此它只能同一個電子結合，不過金屬鎂可就另當別論了。通常情況下，鎂離子都以2價正離子（Mg2+）的形態存在，這意味著它如果在電池中充當“搬運工的話，每次最多可攜帶兩枚電子。所以，理論上來講，如果兩塊電池分別使用了同等密度含量的鎂離子和鋰離子，使用鎂離子作為傳遞電子介質的電池能量存儲密度將是鋰離子電池的兩倍。

但話又說回來了，誰都了解理論這玩意兒放到實際情況它并不一定適用。首先，最關鍵的問題在于，當鎂離子和兩個負1價的電子結合時，整個原子核就擁有了兩倍的負電荷，而負電荷量越多，吸引其他鎂離子的能力也就越強。因此，當鎂離子攜帶著兩倍的電荷，要在洋溢電解液的兩極之間運動的話，速度自然慢了很多。

不過有研究顯示，科學家擔心的這個問題恐怕并不會造成太大的影響。依據該報告的試驗成果，其證明了鎂離子最多只會受到四個相鄰離子的“束縛，這意味著當鎂離子在電池兩極穿行時，能夠影響其運動的其他離子的最大數量要比之前預估的少，因此要處理這個問題仿佛并不需要花費太多周折。

電腦模型顯示電解液中的鎂離子只會受到相鄰四個其他離子的影響

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