Ladattavat magnesiumakut (RMB) ovat saaneet merkittävää huomiota energian varastointiratkaisuina, jotka ohittavat litiumioniakut. Tämä johtuu niiden potentiaalisesta korkeammasta energiatiheydestä ja niiden runsaudesta maankuoressa. Tämän teknologian kaupallistamista kuitenkin haittaa sopivien katodimateriaalien puute. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat ovat suunnitelleet epäjärjestäytyneitä kivisuolaoksideja ladattavia magnesiumakkuja varten, joita käsittelemme tässä artikkelissa.
Japanilaisen Tohokun yliopiston tutkijat ovat parhaillaan luoneet uudenlaisen katodimateriaalin rengaslambdeeneille. Tutkijat ovat käyttäneet parannettua kivisuolarakennetta, joka mahdollistaa tehokkaan latauksen ja purkauksen myös matalissa lämpötiloissa.
Heidän tutkimuksensa osoittaa suurta parannusta siinä, miten magnesium liikkuu vuorisuolarakenteessa. Tämä on tärkeä edistysaskel, koska atomien läheisyys tässä asetelmassa vaikeuttaa magnesiumin siirtymistä. Tarkastellaan seuraavia tutkijoiden löytämiä keskeisiä kohtia:
”Uudella katodimateriaalilla varustetut magnesiumparistot ovat valmiita keskeiseen rooliin useissa sovelluksissa, kuten sähköverkkoon varastoinnissa, sähköajoneuvoissa ja kannettavissa elektronisissa laitteissa, edistäen maailmanlaajuista siirtymistä kohti uusiutuvaa energiaa ja hiilijalanjäljen pienentämistä”, tutkimuksen pääkirjoittaja Tomoya Kawaguchi totesi.
Tämä on ensimmäinen kerta, kun kivisuolaoksidia käytetään RMB-katodimateriaalina. Tämä uusi kehitysaskel ratkaisee myös RMB-katodimateriaalien merkittävän rajoituksen – magnesiumin on vaikea liikkua kiinteissä materiaaleissa. Ennen tätä tarvittiin todella korkea lämpötila magnesiumin liikkuvuuden parantamiseksi perinteisissä katodimateriaaleissa, kuten spinellirakenteisissa.
Tutustu myös tähän Tohokun yliopiston tekemään tutkimukseen – Mekaanisesti kestävä nanosoluinen grafeeni voi parantaa natriumioniakkuja
Poimintoja
- Tutkijat loi strategian sekoitus 7 erilaista metallielementtiä (Mg0.35Li0.3Cr0.1Mn0.05Fe0.05Zn0.05Mo0.1O).
- He tekivät kristallirakenteen, jossa oli paljon vakaita tiloja, jotta magnesium pääsi helposti sisään ja ulos.
- He havaitsivat, että kun he poistavat litiumkationeja ensimmäisen latauksen aikana, se luo paljon kationivapaita paikkoja kivisuolarakenteeseen. Tämä helpottaa magnesiumin liikkumista seuraavissa jaksoissa.
- Tohoku-yliopiston tutkijoiden kehittämä materiaali on toimii hyvin jopa 90°C:ssa. Se osoittaa selvästi, että sitä voidaan käyttää suhteellisen alhaisemmissa lämpötiloissa.
- Tutkijat löysivät uuden materiaalin palautuva kapasiteetti on noin 90 mA h g-1.
- Lisäksi se toimi hyvin 10.4 mA g-1 materiaalilla 2.0 V jännitteellä Mg2+/Mg:tä vastaan 90 °C:ssa.
- Spinellioksidikatodien toimintalämpötila on 150 °C. Tämä lämpötila on siis suhteellisen alhaisempi.
Viime kädessä tämä ladattavien magnesiumakkujen epäjärjestyneiden kivisuolaoksidien läpimurto on erittäin tärkeä askel tehokkaampien ja ympäristöystävällisempien energian varastointiratkaisujen kehittämisessä.
Lähde: Epäjärjestäytyneiden kivisuolaoksidien vapauttaminen katodeina RMB:ille
