來(lái)自A * STAR高性能計算研究所的Man-Fai Ng和同事Pei Shan Emmeline Yeo研究了一種可能的鎂離子電池正極材料，以克服普通電源鋰離子電池的一些問(wèn)題。

鋰離子電池的限制包括低功率和有限的電池壽命，如果將鋰用作負電極或“陽(yáng)極”，則可以顯著(zhù)改善電池壽命。然而，這會(huì )產(chǎn)生安全問(wèn)題，如在電池充電和放電期間，可能會(huì )在金屬陽(yáng)極表面形成微觀(guān)的鋰纖維（稱(chēng)為樹(shù)枝狀晶體）。如果這些枝晶到達陰極或正極，則電池會(huì )短路并著(zhù)火?！吧逃娩囯x子電池使用石墨作為陽(yáng)極來(lái)防止這個(gè)問(wèn)題，”Ng說(shuō)?！暗珯嗪獾氖鞘哪芰棵芏容^低?！绷硪环矫?，鎂金屬不形成枝晶，并且除了具有比鋰金屬更高的體積能量密度之外，還更加豐富 – 降低了原材料的成本。

因此，鎂離子（Mg離子）電池有望成為下一代電池，因為它們成本低，安全且能量密度高，Ng解釋說(shuō)。然而，與鎂離子電池相關(guān)的一個(gè)特別挑戰是找到合適的陰極材料。典型的鋰離子陰極材料與鎂離子不相容，因為它在陰極材料中插入/離開(kāi)鎂離子的動(dòng)力學(xué)遲緩。因此，鎂離子電池的性能很低，沒(méi)有實(shí)際用途。

Ng和Yeo使用超級計算機建模來(lái)掃描潛在的陰極材料，并確定一維鉬硫屬化物鹵化物納米線(xiàn)作為有希望的候選者。在所研究的納米線(xiàn)中，具有分子式（Mo 6 Se 6）的硒化鉬納米線(xiàn)因其快速離子插入動(dòng)力學(xué)和中等良好的充電容量而表現出最佳的電池性能。

該團隊計劃與實(shí)驗小組合作驗證這一理論預測，并繼續使用第一原理建模技術(shù)尋找潛在的鎂離子電池陰極材料。Ng說(shuō)，第一原理建模是電池研究的有力工具，因為它可以準確地研究電極和電解質(zhì)材料的結構和電子特性; 以及不同材料之間的相互作用。更重要的是，他說(shuō)它可以用于快速篩選具有所需特性的材料，以加快尋找有用材料，使鎂離子電池更快地成為現實(shí)。