香港大学机械工程系梁耀昌教授领导的研究团队在电池技术上取得重大突破，开发出高性能准固态镁离子(Mg -离子)电池。这种创新设计为传统锂离子电池提供了可持续、安全和高能量密度的替代品，解决了材料稀缺和安全问题的局限性。
最近以“下一代镁离子电池：多价金属离子存储的准固态方法”为题发表在《科学进展》上，新型镁离子电池有可能彻底改变该行业。梁教授说：“这是一个改变游戏规则的发展。”
近年来，鉴于锂离子电池的局限性，镁离子电池成为一种潜在的解决方案。然而，开发高效镁离子电池的道路充满了挑战，包括需要克服水性或水基体系中狭窄的电化学窗口，以及非水性体系中较差的离子电导率。
为了解决这些障碍，梁教授的团队开发了一种工作电压高于2V的盐包水镁离子电池。然而，由于质子在阴极储存的镁离子占主导地位，它仍然落后于非水电池。 。
“与金属离子相比，氢离子或质子更小、更轻。由于其尺寸，质子很容易进入电池的阴极结构。然而，这会产生一个问题，因为质子和镁离子竞争空间，这严重限制了电池可以存储多少能量以及可以持续多长时间，”博士莎拉·梁(Sarah Leong)说。梁教授团队的学生，也是该研究的第一作者。
然而，团队的不懈努力终于取得了成果，推出了准固态镁离子电池(QSMB)，这是一种创新的电池设计，使用聚合物增强电解质来控制质子和金属离子之间的竞争。
QSMB 拥有令人印象深刻的 2.4 V 电压平台和264 W·h kg –1的能量密度，超越了当前镁离子电池的性能，几乎与锂离子电池的性能相当。
梁教授表示：“我们的准固态镁离子电池结合了两全其美，提供非水系统的高电压以及水系统的安全性和成本效益。它代表着在高性能镁离子电池的开发。”
为了对 QSMB 进行最终测试，研究团队进行了广泛的循环测试，取得了惊人的结果。即使在零下温度 (–22°C) 的极端条件下，QSMB 在 900 次循环后仍保留了令人印象深刻的 90% 的容量。该电池不易燃，耐压超过 40 个大气压。这种水平的耐用性和性能使 QSMB 成为消费电子产品的有前途的候选者，即使在寒冷的气候下也是如此。
梁教授团队的研究助理教授潘文鼎博士认为，QSMB技术有潜力重塑能源存储格局，为我们的世界提供可持续的电力。
他说：“我们研究中提出的先进电解质开发策略具有超越镁离子电池的潜力，扩展到其他多价金属离子电池，例如锌离子和铝离子电池。我们相信这项研究将为下一代能源存储解决方案不仅高效而且环保。”