鋰離子電池已經成為從手機到電動汽車以及大規模電網支持的首選儲能介質。但鋰不是可用于電池的唯一輕質金屬。因此，世界各地的研究人員正在研究可能商業化的其他候選人。

鎂是特別感興趣的。潛在地，由金屬鎂制成的電池可以具有比當今的鋰離子電池更高的能量密度，更高的穩定性和更低的成本。至少這些是能源部國家可再生能源實驗室（NREL）的科學家們的預測，他們在“自然化學”中詳細介紹了他們最近使用可充電金屬鎂電池的結果。

NREL材料科學部門的科學家，“自然”論文的合著者春美板在NREL新聞稿中指出：“主要的鋰離子電池技術正在接近每單位體積可以儲存的最大能量，因此迫切需要探索能夠以更低成本提供更多能量的新型電池化學品。“

與電池應用中的鋰相比，鎂具有其他幾個優點。每個鎂原子在電池放電階段釋放兩個電子，而鋰的電子則為一個電子。這使它有可能提供鋰電池幾乎兩倍的電能。另外，在電池充電階段，鎂不會在金屬表面生長樹枝狀晶體。生長在鋰金屬表面上的尖銳枝晶可能會導致電池短路。缺乏枝晶生長應該使鎂電池更容易處理和更安全。最后，鎂比鋰更常見和容易獲得。據美國地質調查局稱，它是第八豐富的元素，可以從礦床或海水中商業提取。

然而，在電池應用中，鎂有一些問題。這是NREL科學家集中精力的地方。最大的問題是鎂與傳統的碳酸鹽電解質反應，在金屬表面形成一層鈍化層，充當阻擋層并防止鎂離子在充電過程中到達鎂金屬。國家可再生能源實驗室的研究人員需要找到一個固體界面層，他們可以用它來涂覆鎂金屬以防止與電解質的反應-但這仍然可以使鎂離子進出金屬表面。

在左側，沒有涂層，鎂形成一層防止離子進出金屬的層。在右側，由NREL研究人員生產的人造層允許鎂離子從金屬傳遞到電解質。（：JohnFrenzl/NREL）

他們選擇了合成半結晶有機聚合物樹脂聚丙烯腈。它以纖維形式用于制造各種產品，如戶外遮陽蓬，游艇帆船，混凝土鋼筋，以及碳纖維股線的起點。有機聚合物與鎂離子鹽混合并涂覆金屬鎂以保護其不受電解質的損害。根據NREL的報告，用涂覆的鎂金屬制成的原型電池單元顯示出巨大的希望，并且實現了可逆的充電和放電-這在之前從未展示過。

與電池研究的幾乎所有突破一樣，NREL關于其鎂電池的聲明必須被視為通往商業化道路的第一步。盡管如此，這只是一個開始，希望能激勵其他人研究鎂作為鋰可能的最終替代品。