來自A * STAR高性能計算研究所的Man-Fai Ng和同事Pei Shan Emmeline Yeo研究了一種可能的鎂離子電池正極材料，以克服普通電源鋰離子電池的一些問題。

鋰離子電池的限制包括低功率和有限的電池壽命，如果將鋰用作負電極或“陽極”，則可以顯著改善電池壽命。然而，這會產生安全問題，如在電池充電和放電期間，可能會在金屬陽極表面形成微觀的鋰纖維（稱為樹枝狀晶體）。如果這些枝晶到達陰極或正極，則電池會短路并著火。“商用鋰離子電池使用石墨作為陽極來防止這個問題，”Ng說。“但權衡的是石墨的能量密度較低。”另一方面，鎂金屬不形成枝晶，并且除了具有比鋰金屬更高的體積能量密度之外，還更加豐富 – 降低了原材料的成本。

因此，鎂離子（Mg離子）電池有望成為下一代電池，因為它們成本低，安全且能量密度高，Ng解釋說。然而，與鎂離子電池相關的一個特別挑戰是找到合適的陰極材料。典型的鋰離子陰極材料與鎂離子不相容，因為它在陰極材料中插入/離開鎂離子的動力學遲緩。因此，鎂離子電池的性能很低，沒有實際用途。

Ng和Yeo使用超級計算機建模來掃描潛在的陰極材料，并確定一維鉬硫屬化物鹵化物納米線作為有希望的候選者。在所研究的納米線中，具有分子式（Mo 6 Se 6）的硒化鉬納米線因其快速離子插入動力學和中等良好的充電容量而表現出最佳的電池性能。

該團隊計劃與實驗小組合作驗證這一理論預測，并繼續使用第一原理建模技術尋找潛在的鎂離子電池陰極材料。Ng說，第一原理建模是電池研究的有力工具，因為它可以準確地研究電極和電解質材料的結構和電子特性; 以及不同材料之間的相互作用。更重要的是，他說它可以用于快速篩選具有所需特性的材料，以加快尋找有用材料，使鎂離子電池更快地成為現實。