鎂充電電池（MRBs），其中高容量的金屬鎂被用作陽極材料，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散構成了一個嚴重的問題。為了克服這個問題，一些研究人員已經(jīng)探索了硫基材料。但是，用于MRB的硫基陰極有嚴重的局限性：電子傳導性低，鎂在固體鎂-S化合物中的擴散緩慢，以及多硫化物在電解質中的溶解性，這導致了低速率能力和低循環(huán)性。

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

液態(tài)硫/硫化物復合材料可以通過在150℃的離子液體電解質中電化學氧化金屬硫化物（如硫化鐵）來自發(fā)制造。該復合材料在容量、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)活性硫的質量，在1246毫安/克的高電流密度下實現(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：液態(tài)活性材料的高結構可逆性，多硫化物在離子液體電解質中的低溶解度，以及由于硫粘附在導電硫化物顆粒上而形成的高利用率，在合成復合材料的過程中形成多孔形態(tài)。

盡管研究人員取得了進展，但仍存在幾個問題。"Shimokawa說："我們需要與陰極和陽極材料兼容的電解質，因為這項工作中使用的離子液體會鈍化鎂金屬陽極，在未來，重要的是開發(fā)新的電化學穩(wěn)定的電解質，以使MRB更加實用，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。這將促進硫基材料的改進，以實現(xiàn)高性能的下一代電池。