锂电池会被镁电池替代吗？“后锂电池”时代能否到来？

文｜陈根

如今，锂电池已经成为日常生活中必不可少的器件，在许多领域实现了应用，如手机、电动汽车、卫星、飞船、水下机器人等。锂离子电池之所以广泛利用，是因为其电压高、自放电小、循环寿命长、安全性能也较好。

但它的缺点在于价格昂贵，且随着人类向可再生能源的发展，需要一种储存更多电能的技术。与此同时，锂离子电池的关键材料锂、镍、钴只在少数几个地方找到，且并非全部可用于电池生产。因此，各国纷纷加快布局“后锂电池”时代。

近日，英国剑桥大学、丹麦及以色列的知名工科大学，以及德国、西班牙的研究机构组成联合的团队E－Magic，将目光投向了镁。镁离子可以携带2个正电荷，而锂离子只能携带1个，因此理论上镁电池的能量密度可以比锂电池更大。

此外，锂电池原材料——锂、镍、钴的产地分布极度不均匀，近80％锂资源产量集中在美洲四湖以及澳洲六矿；镍资源78％集中在印尼、澳大利亚、巴西、俄罗斯、古巴和菲律宾等地区；全球已探明钴资源则约51％分布在刚果（金）。

相比之下，钠、镁、锌的储量要高得多。例如锂在地壳中的储量为0．0065％，全球储量仅有8600万吨，而钠在地壳中的储量为2．74％，仅中国柴达木盆地的钠盐储量就达到3216亿吨。

但另一方面，镁电池在技术和材料上仍有很多障碍有待克服。由于镁离子体积小、电荷密度大、极化作用强，难以插入到多数基质中去，较难形成嵌入式化合物。因此，可以供选择的正极材料受限。

并且镁与水发生反应，已报道的电解液体系有格氏试剂的液， MgrhICL－AICL／THFMg（Snphb）2等有机电解质，但是这些有机电解质在充放电的过程中可能会放出气体，具有一定安全隐患。结合这些原因，完全替代锂电池可能还需要一段路要走。

此前，宁德时代开发出第一代钠离子电池。该电池能量密度达160Wh／kg，在常温下充电15分钟，电量就可达到80％，锌电池和铝电池的开发也获得不同进展。但总的来说它们的成熟度距离大规模商业化应用还有距离，甚至只是处于实验室阶段。

所以，“后锂电池”时代是否到来，什么时候到来，还需要静观其变。