镁离子电池是目前锂离子电池的一种安全、低成本、高能量的替代品。然而，它们的商业化之路充满了挑战，包括需要克服水系统中狭窄的电化学窗口和非水系统中较差的离子电导率。

近期，香港大学机械工程系的一个研究小组在这方面取得了突破。他们设计了一种准固态镁离子电池，其电压平台为2.4V，能量密度为264Wh/kg，超越了目前镁离子电池的性能，几乎与锂离子电池的性能相匹配。

此前，同一个研究小组开发了一种工作电压在2V以上的盐水镁离子电池。然而，它仍然落后于非水的对应物，主要就是因为阴极中的质子。

“与金属离子相比，氢离子或质子更小、更轻。由于它们的大小，质子可以很容易地进入电池的阴极结构。然而，这产生了一个问题，因为质子和镁离子会争夺空间，这严重限制了电池可以储存的能量和续航时间，”香港大学研究员、该研究的第一作者Sarah Leong说。

于是，研究人员改进了早期的设计，采用聚合物增强的电解质来控制质子和金属离子之间的竞争，并限制氢键网络。

研究人员说，“这是一个改变游戏规则的发展。我们的准固态镁离子电池结合了两者的优点，提供了非水系统的高电压和水系统的安全性和成本效益。它代表了高性能镁离子电池发展的重要一步。”

在广泛的循环测试中，研究小组发现，即使在零下（-22°C）的极端条件下，准固态镁离子电池在900次循环后仍能保持90%的容量。最新研究结果已于近期发表在了《科学进展》上。

值得一提的是，这种电池还不易燃，耐高压负荷，这使它成为消费电子产品的有希望的候选者，即使在寒冷的气候下也是如此。

研究人员说：“我们研究的先进电解质发展策略，在镁离子电池之外，也有潜力扩展到其他多价金属离子电池，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铺平道路，这些解决方案不仅高效而且环保。”