现今获广泛使用的鋰离子电池存在诸多不足，除了具毒性和价格昂贵，所使用的鋰金属材料也较為稀缺。几十年来，研究人员一直在寻找更环保、更安全、成本更低的技术来替代鋰离子电池。
由香港大学（港大）机械工程系梁耀彰教授领导的研究小组，首次设计了利用镁金属作为负极的可充电水系电池，是电池技术的重大突破，為研发后鋰离子电池开闢了一条新途径。
研究成果剛於 《ACS Energy Letters》發表，論文題爲「Reversibility of a high-voltage, Cl-assisted, aqueous Mg metal battery enabled by a water-in-salt electrolyte」。
梁教授説：「镁金属是一种极具吸引力的负极材料，它具备高的理论性容量，带负电化学电位。镁无毒，在地壳中含量丰富。」
鎂佔地殼的2% 以上，比鋰多1000倍。過往水性鎂金屬電池的可造性一直被忽視。一直以來，鎂金屬的高活性讓它難以在電池中應用。鎂暴露於濕氣時又很容易鈍化，形成阻止氧化還原反應的氧化膜。於是大多數針對鎂電池的研究都是使用無水的有機電解質，但它們通常成本高、不穩定且導電性差。
梁教授始终认为水性电解质是安全且低成本的解决方案。他说：「由於镁对水分极度敏感，水性电解质增加了另一层挑战。但如果我们能够解构水性镁电池让其发挥潜力，它将成為一种绝佳的低成本且可持续发展的新电池技术。」他说。
梁教授的团队发现，一种基於氯化物的水性「盐包水」电解液，能调节镁金属表面钝化膜的形成，实现水性镁金属电池系统可循环充电运行，打破传统的看法。
「盐包水」电解质是一种超饱和混合物，其中溶质的质量超过溶剂的质量。「盐包水电解质中由於只有有限的游离水，这限制了水分解，解决了钝化的主要成因。」机械工程系博士后研究员潘文鼎博士解释说。潘博士是研究「盐包水」电解质的专家。
电解液中氯离子的吸附也是调节钝化膜形成的关键。研究小组发现，氯离子的吸附可以帮助溶解氧化物、暴露原生金属让氧化还原反应能够顺利进行，再加上电解质中游离水稀缺，这种盐包水电解质得以成功对抗镁金属的钝化。
曾仔細研究鎂負極的表面形貌與成分的博士生梁紀華說 ：「通過使用新型鹽包水電解質，鎂金屬上的原始鈍化膜可以轉化為導電金屬氧化物層，提供離子途徑以進行可充電電池的操作。」
梁教授指出，研究首次展示了水性镁金属电池的长期可循环性，在这项工作中获得的化学见解，可作為概念验证，激发进一步的研究优化，為研发替代的后鋰离子电池，开闢了新途径。
團隊研發的水性鎂金屬電池，在700多次的穩定循環中表現出出色的可充電性，具有2.4-2.0 V的高放電平台，超過了其他多價離子電池包括鋅金屬和鋁金屬電池的電壓。儘管電壓還無法與當今的商用鋰離子電池相媲美，但進一步發展將可以提高其性能。
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