镁被视为下一代电池极具潜力的能量载体。为了提升镁电池充放电的循环次数以及电容量，日本大学展开了深入研究，成功研发出一种包含镁、钒、锰和氧且呈方尖晶石结构的新型阴极材料，旨在提高镁充电电池的性能与容量。
论文中阐述，此次开展研究的原因在于，尽管锂电池在整体性能上较其他种类的电池更为出色，然而锂金属的价格却远远高于其他金属。而且，单一的锂电池其能量密度不足以为汽车或重型机械提供动力。此外，锂电池的化学活性过高，在受到穿刺或者处于高温环境下时，容易出现爆炸或者燃烧的情况。
论文还提及，镁具有诸多优势。它的电极电位较低，容量较高（2205mAh/g、3832mAh/cm³）。镁不像锂那样会生长出枝晶（类似树枝形状的晶体），从而影响安全性，它还可以作为阳极使用。另外，镁不会直接与水发生反应，这是因为其表面会有一层黑色的氧化镁，这层氧化镁作为钝化层能够保护内部不再持续氧化，进而降低燃烧的概率。
因此，实验人员聚焦于Mg1.33V1.67O4系统，不过在其中用部分锰金属取代了钒金属，由此获得了一种新型的方尖晶石结构Mg1.33V1.67 - xMnxO4（X值在0.1〜0.4之间）。虽然该系统具备很高的理论容量（295〜293mAh/g），但科学家需要进一步分析其结构、循环性以及阴极性能等多方面的细节，以便了解其在其他方面的实际用途。
研究人员首先运用X射线衍射（XRD）、吸收以及透射电子显微镜（STEM），对该化合物的组成、晶体结构、电子分布和粒子形态进行了观察。X射线衍射图的分析结果显示，Mg1.33V1.67 - xMnxO4具有良好的方尖晶石结构，且组成十分均匀。
随后，研究人员开展了一系列电化学测量工作，以此来评估Mg1.33V1.67 - xMnxO4的电池性能。其中采用了3号电池和不同的电解质，对Mg1.33V1.67 - xMnxO4在不同温度下的充放电特性进行测试。
研究人员发现，这些阴极材料具有较高的放电容量，特别是在Mg1.33V1.57Mn0.1O4的情况下，放电的循环次数出现了显著变化。
实验人员在90°C的温度条件下，使用一种含镁金属的G4（四甘醇二甲醚）电解液，对Mg1.33V1.67 - xMnxO4进行充放电实验。当X值为0.1时，初始电容量仅为73mAh/g，而在第13次循环时显示出最大放电容量为256mAh/g；当X值为0.2时，初始电容量为77mAh/g，第10次循环时显示的放电容量为215mAh/g。
为了评估合成样品在不同环境温度下的阴极性能，实验人员在25°C、40°C的环境温度下，采用另一种含镁金属的G3（三甘醇二甲醚）电解液进行循环的充放电实验，结果发现镁金属的沉积和溶解依然具有较高的可逆性，这意味着其充放电特性良好。
为了探究其中的原因，实验人员利用XRD分析了材料中晶体结构的变化情况，发现Mn在16d（电子的d轨域）位置的晶格畸变最小，这使得Mg1.33V1.57Mn0.1O4结晶结构最为稳固，有助于增加电容量。
另外，科学家发现钒在充电和放电循环期间会出现明显的氧化现象，这使得钒被Mn所替代。
对此，出本靖教授向东京理科大学新闻室表示：“我们观察到钒原子的大量电荷会对周围的原子起到补偿作用，这使得Mg1.33V1.57Mn0.1O4比例的方晶体结构拥有比其他镁材料电池更为优异的充放电性能，是一种良好的阴极候选材料。”
出本靖教授对此次研究结果感到满意。他表示：“未来通过不断地研究和开发，期望让镁充电电池拥有更高的能量密度，使其有机会超越锂电池。”他还希望未来镁电池能够满足人们对充电电池的需求，并早日替代锂电池。
