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来自A * STAR高性能计算研究所的Man-Fai Ng和同事Pei Shan Emmeline Yeo研究了一种可能的镁离子电池正极材料，以克服普通电源锂离子电池的一些问题。

锂离子电池的限制包括低功率和有限的电池寿命，如果将锂用作负电极或“阳极”，则可以显着改善电池寿命。然而，这会产生安全问题，如在电池充电和放电期间，可能会在金属阳极表面形成微观的锂纤维（称为树枝状晶体）。如果这些枝晶到达阴极或正极，则电池会短路并着火。“商用锂离子电池使用石墨作为阳极来防止这个问题，”Ng说。“但权衡的是石墨的能量密度较低。”另一方面，镁金属不形成枝晶，并且除了具有比锂金属更高的体积能量密度之外，还更加丰富 – 降低了原材料的成本。

因此，镁离子（Mg离子）电池有望成为下一代电池，因为它们成本低，安全且能量密度高，Ng解释说。然而，与镁离子电池相关的一个特别挑战是找到合适的阴极材料。典型的锂离子阴极材料与镁离子不相容，因为它在阴极材料中插入/离开镁离子的动力学迟缓。因此，镁离子电池的性能很低，没有实际用途。

Ng和Yeo使用超级计算机建模来扫描潜在的阴极材料，并确定一维钼硫属化物卤化物纳米线作为有希望的候选者。在所研究的纳米线中，具有分子式（Mo 6 Se 6）的硒化钼纳米线因其快速离子插入动力学和中等良好的充电容量而表现出最佳的电池性能。

该团队计划与实验小组合作验证这一理论预测，并继续使用第一原理建模技术寻找潜在的镁离子电池阴极材料。Ng说，第一原理建模是电池研究的有力工具，因为它可以准确地研究电极和电解质材料的结构和电子特性; 以及不同材料之间的相互作用。更重要的是，他说它可以用于快速筛选具有所需特性的材料，以加快寻找有用材料，使镁离子电池更快地成为现实。