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鎂電池與鋰電池：真有那麼大的差異嗎？
當前，隨著電池技術的進步，鎂電池和鋰電池間的競爭日益變得激烈。鋰電池在過去幾十年裡主導了市場，但鎂電池卻因其潛力逐漸引起了重視。兩者有哪些異同之處，可能會對未來電池技術的發展產生什麼影響呢？
鎂電池的基本概念
鎂電池是一種以鎂離子作為電荷載體的電池，並可能在電化學電池的負極中使用。鎂電池可分為一次性電池與可充電的二次電池。雖然鎂一次性電池已開始商業化，並被廣泛使用，但鎂二次電池的研究正在進行中，尋求其在某些應用中替代或改進鋰離子電池技術的可能性。
一個重要的優點是鎂電池的固態鎂負極，這使其能夠提供比鋰電池更高的能量密度。
一次性鎂電池的發展
自20世紀初以來，研究人員就開始開發一次性鎂電池。這種電池利用鎂金屬的低穩定性和高能量特性，該金屬的結合能比鐵和大多數其他過渡金屬弱超過250 kJ/mol。此外，各種陰極材料，如氯化銀和氧氣，被用於這類電池。
例如，1943年商業化的一種水啟動氯化銀/鎂備用電池便是一個成功的案例。這些電池因其容量更大和更長的保質期，受到美國軍方的廣泛使用。
可充電的鎂電池
概述
鎂離子電池涉及Mg2+離子的可逆流動，理論上每單位質量的能量密度不到鋰的一半，但是其體積能量密度可高出約50%。儘管鎂電池中的鎂金屬不易形成樹枝晶，但在特定溶劑和低電流密度下有利於其使用，這樣可以在不使用插層化合物的情況下使用鎂金屬負極。
鎂基電池可能具有成本優勢，因為鎂的豐富程度和開採的便利性使其成為更具吸引力的選擇。
研究進展
負極和電解質
鎂負極的一個主要缺點是它在充電過程中容易形成一個不導電的鈍化層，這通常是由於電解質在離子還原過程中的分解所致。
為了解決經常發生的鈍化問題，研究者們探討了使用鎂金屬合金作為負極材料的可能性。
陰極材料的探索
多種陰極化合物目前正在研究中，包括釩、鈷等過渡金屬氧化物。這些材料的性能如何將會對鎂電池的商業化前景產生重要影響。
鎂電池的挑戰和前景
儘管鎂電池展現出很多優勢，但仍存在一系列挑戰需要克服，例如在可充電鎂電池中解決鈍化問題和提高電池循環壽命。研究者們正致力於開發新的陰極材料和電解質，以期達到更高的性能水平。
結論是，鎂電池和鋰電池各有其優勢和劣勢，未來的電池技術也許將依賴於如何綜合利用這兩種電池的長處。面對日益增長的市場需求，你認為鎂電池能夠超越鋰電池成為主流的電池技術嗎？
