來自A*STAR高性能計算研究所的Man-FaiNg和同事PeiShanEmmelineYeo研究了一種可能的鎂離子電池正極材料，以克服普通電源鋰離子電池的一些問題。

鋰離子電池

鋰離子電池的限制包括低功率和有限的電池壽命，如果將鋰用作負電極或“陽極”，則可以顯著改善電池壽命。然而，這會產(chǎn)生安全問題，如在電池充電和放電期間，可能會在金屬陽極表面形成微觀的鋰纖維（稱為樹枝狀晶體）。如果這些枝晶到達陰極或正極，則電池會短路并著火。“商用鋰離子電池使用石墨作為陽極來防止這個問題，”Ng說。“但權(quán)衡的是石墨的能量密度較低。”另一方面，鎂金屬不形成枝晶，并且除了具有比鋰金屬更高的體積能量密度之外，還更加豐富–降低了原材料的成本。

因此，鎂離子（Mg離子）電池有望成為下一代電池，因為它們成本低，安全且能量密度高，Ng解釋說。然而，與鎂離子電池相關(guān)的一個特別挑戰(zhàn)是找到合適的陰極材料。典型的鋰離子陰極材料與鎂離子不相容，因為它在陰極材料中插入/離開鎂離子的動力學(xué)遲緩。因此，鎂離子電池的性能很低，沒有實際用途。

Ng和Yeo使用超級計算機建模來掃描潛在的陰極材料，并確定一維鉬硫?qū)倩稃u化物納米線作為有希望的候選者。在所研究的納米線中，具有分子式（Mo6Se6）的硒化鉬納米線因其快速離子插入動力學(xué)和中等良好的充電容量而表現(xiàn)出最佳的電池性能。

該團隊計劃與實驗小組合作驗證這一理論預(yù)測，并繼續(xù)使用第一原理建模技術(shù)尋找潛在的鎂離子電池陰極材料。Ng說，第一原理建模是電池研究的有力工具，因為它可以準確地研究電極和電解質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)和電子特性;以及不同材料之間的相互作用。更重要的是，他說它可以用于快速篩選具有所需特性的材料，以加快尋找有用材料，使鎂離子電池更快地成為現(xiàn)實。