在開(kāi)始今天的話題之前，我們先來(lái)看看普通鋰離子電池內(nèi)部是如何工作的。一般來(lái)說(shuō)，鋰電池都依靠鋰離子在陰陽(yáng)極之間來(lái)回搬運(yùn)電子，產(chǎn)生電流供外部電子設(shè)備使用。當(dāng)鋰電池放電時(shí)，鋰離子先在陰極和電子結(jié)合，隨后將“裝載的電子運(yùn)送到陽(yáng)極并卸下貨物，形成閉合回路，產(chǎn)生電流；同理，放電后鋰離子聚集在陽(yáng)極，當(dāng)施加外部電流時(shí)，“滿載電子的鋰離子在脫離陽(yáng)極后，逆向重新返回陰極。因此，當(dāng)所有離子都處于高能狀態(tài)時(shí)，也就意味著這塊電池已經(jīng)滿電。

可充式鋰電池的放電機(jī)制

之所以把鋰離子搬運(yùn)電子的過(guò)程和貨物運(yùn)輸進(jìn)行類比，因?yàn)樾枰\(yùn)送的物品通常都整齊碼放在集裝箱里，而大量的電子則形成有指向性的電流。由于一般鋰電池中的鋰離子都是以1價(jià)電子的形式（Li1+）存在的，因此它只能同一個(gè)電子結(jié)合，不過(guò)金屬鎂可就另當(dāng)別論了。通常情況下，鎂離子都以2價(jià)正離子（Mg2+）的形態(tài)存在，這意味著它如果在電池中充當(dāng)“搬運(yùn)工的話，每次最多可攜帶兩枚電子。所以，理論上來(lái)講，如果兩塊電池分別使用了同等密度含量的鎂離子和鋰離子，使用鎂離子作為傳遞電子介質(zhì)的電池能量存儲(chǔ)密度將是鋰電池的兩倍。

但話又說(shuō)回來(lái)了，誰(shuí)都知道理論這玩意兒放到現(xiàn)實(shí)情況它并不一定適用。首先，最關(guān)鍵的問(wèn)題在于，當(dāng)鎂離子和兩個(gè)負(fù)1價(jià)的電子結(jié)合時(shí)，整個(gè)原子核就擁有了兩倍的負(fù)電荷，而負(fù)電荷量越多，吸引其他鎂離子的能力也就越強(qiáng)。因此，當(dāng)鎂離子攜帶著兩倍的電荷，要在充滿電解液的兩極之間運(yùn)動(dòng)的話，速度自然慢了很多。

不過(guò)有研究顯示，科學(xué)家擔(dān)心的這個(gè)問(wèn)題恐怕并不會(huì)造成太大的影響。根據(jù)該報(bào)告的實(shí)驗(yàn)成果，其證明了鎂離子最多只會(huì)受到四個(gè)相鄰離子的“束縛，這意味著當(dāng)鎂離子在電池兩極穿行時(shí)，能夠影響其運(yùn)動(dòng)的其他離子的最大數(shù)量要比之前預(yù)估的少，因此要解決這個(gè)問(wèn)題似乎并不需要花費(fèi)太多周折。

電腦模型顯示電解液中的鎂離子只會(huì)受到相鄰四個(gè)其他離子的影響