使用高容量鎂金屬作為負極材料的鎂可充電電池(MRB)，由于其能量密度、安全性和成本，而成為下一代電池的有希望的候選者。然而，高性能正極材料的缺乏阻礙了它們的發展。

與其鋰離子對應物一樣，過渡金屬氧化物是MRB中的主要陰極材料。然而，Mg離子在氧化物內部的緩慢擴散造成了嚴重的問題。為了克服這個問題，一些研究人員探索了硫基材料。但是用于MRB的硫基正極具有嚴重的局限性：電子電導率低、Mg在固體Mg-S化合物中的擴散緩慢以及多硫化物在電解質中的溶解性，這導致低倍率性能和較差的循環性能。

現在，包括東北大學Shimokawa博士和Ichitsubo教授在內的一個研究小組開發出液體硫/硫化物復合陰極，可實現高倍率鎂電池。他們的論文發表在JournalofMaterialsChemistryA上。

液態硫/硫化物復合材料可以通過在離子液體電解質中在150℃下電化學氧化金屬硫化物（如硫化鐵）自發制備。該復合材料在容量、電位、循環性能和倍率性能方面表現出優異的性能。

基于活性硫的質量，研究人員在1246mA/g的高電流密度下實現了~900mAh/g的放電容量。此外，他們揭示了通過利用快速充電過程形成的非平衡硫來提高放電電位。

這種材料允許在150下穩定的陰極性能超過50次循環。如此高的循環性可歸因于以下幾點：液態活性材料的高結構可逆性，多硫化物在離子液體電解質中的溶解度低，以及硫因粘附在導電硫化物顆粒上形成多孔復合材料合成過程中的形貌。

盡管研究人員取得了進展，但仍然存在一些問題。我們需要與正極和負極材料兼容的電解質，因為這項工作中使用的離子液體會鈍化鎂金屬負極，Shimokawa說，在未來，重要的是開發新的電化學穩定電解質，使MRB更實用以廣泛使用。

盡管MRB仍處于開發階段，但研究團隊希望他們的工作提供一種新的方法來利用液態硫作為MRB的高倍率正極材料。這將促進硫基材料的改進，以實現高性能的下一代電池，Shimokawa補充道。