镁离子固态电池：比锂电池更安全、更高效
联合能源存储研究中心（JCESR）研究人员开发出镁离子固态导体，为制造不燃、高能量密度镁电池铺平道路。锂电池易爆源于液态电解质易燃；镁固态导体作电解质则耐火。丰田等企业虽改进液态电解质，但腐蚀风险犹存。镁储量更丰、密度更高，成理想替代。
MIT 与阿贡国家实验室的关键贡献
团队选用 镁钪硒尖晶石，其镁离子迁移率媲美锂固态电解质。MIT 提供计算资源，阿贡实验室表征材料结构与功能。阿贡化学家 Baris Key 通过核磁共振（NMR）波谱证实镁离子迁移速率符合理论预测。实验结合固态 NMR、同步辐射测量与传统电化学表征。NMR 类似医用 MRI，可调谐频率探测电池材料中的镁/锂离子。
为何选择镁钪硒尖晶石？
尖晶石结构按设计参数筛选：单位阴子体积大、镁迁移率最高。NMR 弛豫谱与阻抗谱确认快速镁离子运动且迁移势垒低。因阻抗谱显示混合导电行为，需抑制电子电导以实用化。电子电导或源本征缺陷，或源次生非镁相。理解缺陷化学是降低电子电导关键。替代路径：工程化表面使其离子导电但电子绝缘，通过原位形成固态电解质/电极薄界面或异质薄层涂覆实现。涂层需保持足够镁迁移率。团队考察镭对二元硒化镁、硫化镁、氧化镁的扩散势垒：氧化镁与硫化镁势垒高，硒化镁较低。故含硫/氧化物的镁固态电解质需确保界面产物镁迁移率优于二元镁硫族化合物。
此项工作不仅发现首个室温高镁离子电导尖晶石，还验证了快速多价离子固态导体的设计规则，为发掘更多快镁迁移固体（作电解质或电极）奠定基础。
影响与前景
上海交大助理教授 Bo 指出研究将显著影响能源版图。虽处早期，未来或对能源存储产生变革性影响。团队坦言仍需大量打磨：目前存在微量电子泄漏需消除，但离子迁移率提升为安全商用电池带来希望。
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