鋰離子電池輕便而且儲(chǔ)能能力強(qiáng)，這使得汽車制造商們能夠制造出具有完美加速性能，較長(zhǎng)駕駛里程和壽命的純電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車。但是鋰電池造價(jià)昂貴，比如，尼桑聆風(fēng)的電池部分造價(jià)12000美元。而且電動(dòng)汽車的性能還為此受到限制，聆風(fēng)汽車在理想狀態(tài)下每138英里就需要充電一次，這使得很多車主對(duì)電動(dòng)汽車并不買賬。

豐田研究人員正在有條不紊地開發(fā)鎂離子電池，用于取代鋰離子電池。鎂離子電池在未來(lái)將會(huì)提供一種更加廉價(jià)并具有更高儲(chǔ)能密度的解決方案。

本月早些時(shí)候，位于密歇根州豐田北美研究所（TRINA）的研究人員在《Chemical Communications》雜志發(fā)表了一篇文章，文中描述了作者在同樣電解質(zhì)的環(huán)境里，分別對(duì)錫制陽(yáng)極的鎂離子電池和鋰離子電池進(jìn)行了試驗(yàn)。

文章的第一作者尼基爾·辛格（NIkhilendra Singh）表示：試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出鎂離子電池大有發(fā)展前途，并且為將來(lái)的研究指明了方向。

辛格還表示：“鎂離子電池的發(fā)展?jié)摿κ秋@而易見的，我們需要做更多的改進(jìn)，但總體來(lái)說(shuō)，結(jié)果令人激動(dòng)?！?

鎂元素分布廣泛，因此鎂離子的電池的價(jià)格會(huì)很低廉。由于鎂離子具有兩個(gè)正電荷，而鋰離子只有一個(gè)，因此鎂離子電池比鋰離子電池具有更大的儲(chǔ)能能力。單位質(zhì)量的鎂離子電池可以存儲(chǔ)更多能量，這就使汽車可以行使更長(zhǎng)的里程，使消費(fèi)電子產(chǎn)品可以使用更長(zhǎng)的時(shí)間。但鎂離子電池的工作效率還不盡如人意。

西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)科學(xué)家邵玉燕（Yuyan Shao）說(shuō)，目前的研究有兩個(gè)主要方向：

第一個(gè)研究重點(diǎn)是鎂的金屬陽(yáng)極，鎂離子電池的制造就是基于此的。這種陽(yáng)極具有更高的轉(zhuǎn)換效率，但與傳統(tǒng)的電解質(zhì)不相容。當(dāng)通電時(shí)，鎂陽(yáng)極上會(huì)形成一層阻擋膜，使得電池?cái)嚯?。因此研究人員正在開發(fā)能和金屬鎂匹配的新電解質(zhì)，辛格說(shuō)道。

另一個(gè)解決方案是使用其他材質(zhì)的陽(yáng)極，這種陽(yáng)極能與傳統(tǒng)電解質(zhì)匹配。不過(guò)這種方法還沒(méi)有成功的先例，邵玉燕表示，豐田公司認(rèn)為這值得一試，特別是將目標(biāo)鎖定在開發(fā)一種高容量，高電壓的陰極上。

學(xué)術(shù)界和工業(yè)界為了提高電池性能和降低成本做了大量工作，其中包括提升鋰離子技術(shù)或研究新的化學(xué)物質(zhì)，如鋰氣體、鈉氣體和鋰硫磺等。豐田北美研究所主要致力于鎂的研究，同時(shí)，其他地方的豐田科學(xué)家們正在開發(fā)新的電池種類，包括鋰氣體電池和鈉離子電池，用于汽車或各種消費(fèi)電子產(chǎn)品中，這些都有可能替代鋰離子電池。

Pellion科技公司，源自麻省理工大學(xué)，也在積極推進(jìn)鎂離子電池。他們使用計(jì)算機(jī)掃描技術(shù)，對(duì)鎂離子電池中反應(yīng)活躍的物質(zhì)進(jìn)行快速測(cè)試。但Pellion公司的兩位創(chuàng)始人拒絕對(duì)此豐田公司的研究成果進(jìn)行評(píng)論。

勞倫斯伯克利研究室，提高電池傳輸效率項(xiàng)目的研究員文卡特 斯里尼瓦桑（Venkat Srinivasan）表示，在1970到1980年期間，鋰離子電池的研究者們?cè)噲D制造金屬鋰陽(yáng)極的電池，因?yàn)橄鄬?duì)鎂，鋰陽(yáng)極具有更高的電壓，進(jìn)而具有更好的儲(chǔ)能密度。最終，因?yàn)槭褂昧瞬煌年?yáng)極材料，為今天的鋰離子電池工業(yè)鋪平了道路。

斯里尼瓦桑還表示，對(duì)于鎂電池，現(xiàn)在說(shuō)哪種路線：鎂陽(yáng)極還是錫插入型陽(yáng)極更有前途還為時(shí)過(guò)早。

事實(shí)上，豐田北美研究所的研究員們將持續(xù)進(jìn)行這兩個(gè)方向的研究。

豐田北美研究所總經(jīng)理葛谷高子（Takashi Kuzuya）說(shuō)：“目前決定走那條路還為時(shí)過(guò)早，因此我們?cè)谶M(jìn)行多方面的調(diào)查研究”。他希望鎂離子電池能先應(yīng)用于消費(fèi)電子設(shè)備，然后是汽車，就像鋰離子電池的推廣路線一樣。

斯里尼瓦桑表示：“豐田理論的影響主要還是針對(duì)研究團(tuán)體的。鎂電池的商業(yè)應(yīng)用至少還要10年時(shí)間。當(dāng)你對(duì)陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)有了技術(shù)突破以后，你依然需要大概5年的時(shí)間來(lái)走向商業(yè)化階段，更別說(shuō)我們目前對(duì)鎂電池還沒(méi)有這樣全面的技術(shù)突破，這還需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間?！?