可充电镁电池（MRB）是一种很有前途的金属负极充电电池。金属镁具有相对较低的氧化还原电位（−2.38 V vs SHE）和高比容量（2205mAHg−1），同时，与锂金属电池相比，同时，镁金属电池在充电的时候，镁金属倾向于电沉积而不会形成枝晶，因此可以安全地用于电池负极。然而，对于氧化物正极材料，即使具有另一种结构，镁的插入也容易在母相中形成类似MgO的岩盐团簇，导致循环性能较差，进而严重阻碍了镁金属电池的发展。

近日，日本东北大学Tetsu Ichitsubo，Kohei Shimokawa报道了一种高性能正极材料的设计思路，包括：1）选择一种元素使岩盐型结构失稳；2）利用缺陷尖晶石型结构，既避免了尖晶石到岩盐的反应，又保证了镁离子的迁移路径。

文章要点

1）结合理论和实验研究，研究人员开发出一种缺陷尖晶石型ZnMnO₃正极材料，其在高电位（2.5 V vs Mg²⁺/Mg）和高容量（100 mAh g⁻¹）下具有超过100次的优良循环性能。

这项工作为各种多价可充电电池正极材料的设计提供了指导。

参考文献

Kohei Shimokawa, et al, Structure Design of Long-Life Spinel-Oxide Cathode Materials for Magnesium Rechargeable Batteries, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202007539

https://doi.org/10.1002/adma.202007539