鎂充電電池（MRBs），其中高容量的金屬鎂被用作陽(yáng)極材料，由于其能量密度、安全性和成本，是下一代電池的有希望的候選者。然而，缺乏高性能的正極材料阻礙了它們的發(fā)展。

與鋰離子電池一樣，過渡金屬氧化物是MRB的主要正極材料。然而，鎂離子在氧化物中的緩慢擴(kuò)散構(gòu)成了一個(gè)嚴(yán)重的問題。為了克服這個(gè)問題，一些研究人員已經(jīng)探索了硫基材料。但是，用于MRB的硫基陰極有嚴(yán)重的局限性：電子傳導(dǎo)性低，鎂在固體鎂-S化合物中的擴(kuò)散緩慢，以及多硫化物在電解質(zhì)中的溶解性，這導(dǎo)致了低速率能力和低循環(huán)性。

現(xiàn)在，包括東北大學(xué)的下川博士和Ichitsubo教授在內(nèi)的一個(gè)研究小組已經(jīng)開發(fā)出了液體硫/硫化物復(fù)合陰極，使高速鎂電池成為可能。他們的論文已經(jīng)發(fā)表在《材料化學(xué)雜志A》上。

液態(tài)硫/硫化物復(fù)合材料可以通過在150℃的離子液體電解質(zhì)中電化學(xué)氧化金屬硫化物（如硫化鐵）來自發(fā)制造。該復(fù)合材料在容量、電位、循環(huán)性和速率能力方面表現(xiàn)出很高的性能。

研究人員根據(jù)活性硫的質(zhì)量，在1246毫安/克的高電流密度下實(shí)現(xiàn)了約900毫安/克的放電容量。此外，他們發(fā)現(xiàn)，通過利用快速充電過程中形成的非平衡硫，放電電位得到了提高。

這種材料使得陰極性能在150的條件下穩(wěn)定了50次以上的循環(huán)。如此高的循環(huán)性可歸因于以下幾點(diǎn)：液態(tài)活性材料的高結(jié)構(gòu)可逆性，多硫化物在離子液體電解質(zhì)中的低溶解度，以及由于硫粘附在導(dǎo)電硫化物顆粒上而形成的高利用率，在合成復(fù)合材料的過程中形成多孔形態(tài)。

盡管研究人員取得了進(jìn)展，但仍存在幾個(gè)問題。"Shimokawa說："我們需要與陰極和陽(yáng)極材料兼容的電解質(zhì)，因?yàn)檫@項(xiàng)工作中使用的離子液體會(huì)鈍化鎂金屬陽(yáng)極，在未來，重要的是開發(fā)新的電化學(xué)穩(wěn)定的電解質(zhì)，以使MRB更加實(shí)用，得到廣泛的使用。”

盡管MRB仍處于發(fā)展階段，但研究小組希望他們的工作提供了一種新的方法，利用液態(tài)硫作為MRB的高速陰極材料。這將促進(jìn)硫基材料的改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)高性能的下一代電池。