维度网讯，日本东北大学（Tohoku University）的研究人员开发出一种新型合金设计，使固态镁电池的耐用性有望大幅提升。该团队通过将原本降低性能的化学反应转变为增强稳定性与离子传输的机制，解决了固态镁电池面临的关键挑战之一。

固态镁电池因其潜在的安全性和较低的材料成本，被视为锂离子技术的有前途的替代品，但电池组件之间界面上不必要的反应往往会降低性能并缩短寿命。研究人员发现，这些界面反应不一定需要消除，仔细控制它们可以改善镁离子在电池中的移动方式，同时保持长期稳定性。

该团队开发了一种镁锡（Mg-Sn）合金负极，旨在平衡化学反应性与离子传输。通过改变负极的表面和内部结构，研究人员创造了在充放电过程中支持更均匀的镁沉积和更平滑的离子移动的条件。东北大学高等材料研究所（WPI-AIMR）杰出教授Hao Li表示：“长期以来，界面反应被视为需要避免的东西，但我们的结果表明，当这些反应被仔细引导而非抑制时，它们可以帮助固态镁电池更有效地工作。”

为了构建改进的负极，研究人员将锡引入镁中，形成一种称为Mg2Sn的稳定化合物，有助于调节电池内部发生的反应。该团队测试了几种含有不同第二相的镁基合金，以确定最佳电化学性能的成分。在电池工作条件下，他们评估了离子传输、界面稳定性和循环行为等因素。在所有测试材料中，优化的Mg-Sn合金展现了最强整体性能，研究人员称其维持稳定运行超过1300小时，循环性能比纯镁也提高了400倍以上。

固态电池用固体材料取代易燃液体电解质，降低了火灾风险并可能提高能量密度，但内部的固-固界面常造成电阻、不稳定性和机械退化。研究人员认为，未来电池开发不仅应关注提高离子导电性，还应控制界面处的化学反应。他们的发现表明，同时平衡反应性和离子传输可以为固态电池系统提供新的设计策略。这种方法可能对镁电池以外的领域也有影响，类似的工程方法可应用于其他界面稳定性仍是关键挑战的下一代电池化学体系。该研究发表在《ACS Energy Letters》上。

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