Les batteries rechargeables au magnésium (BRM) suscitent un intérêt croissant en tant que solutions de stockage d'énergie surpassant les batteries lithium-ion. Ceci s'explique par leur densité énergétique potentiellement plus élevée et leur abondance dans la croûte terrestre. Cependant, la commercialisation de cette technologie est freinée par le manque de matériaux de cathode adaptés. Afin de pallier ce problème, des scientifiques ont conçu des oxydes de type sel gemme désordonnés pour les batteries rechargeables au magnésium, que nous aborderons dans cet article.
Des chercheurs de l'université de Tohoku, au Japon, ont mis au point un nouveau matériau de cathode pour les batteries lithium-ion. Ce matériau, basé sur une structure de type sel gemme améliorée, permet une charge et une décharge efficaces, même à basse température.
Leur étude révèle une nette amélioration de la mobilité du magnésium au sein d'une structure de type sel gemme. Il s'agit d'une avancée importante, car la proximité des atomes dans cette structure rend la migration du magnésium difficile. Examinons les principaux points mis en évidence par les chercheurs :
« Les batteries au magnésium, dotées du nouveau matériau de cathode développé, sont sur le point de jouer un rôle essentiel dans diverses applications, notamment le stockage sur réseau, les véhicules électriques et les appareils électroniques portables, contribuant ainsi à la transition mondiale vers les énergies renouvelables et à la réduction de l'empreinte carbone », a déclaré Tomoya Kawaguchi , auteur principal de cette recherche.
C'est la première fois que l'oxyde de sodium de type halite est utilisé comme matériau de cathode pour les batteries redox à base de magnésium (RMB). Cette innovation résout également un problème majeur des RMB : la mobilité du magnésium dans les matériaux solides. Auparavant, une température très élevée était nécessaire pour améliorer cette mobilité dans les matériaux de cathode conventionnels, comme ceux à structure spinelle.
Consultez également cette étude menée par l'Université de Tohoku : « Le graphène nanocellulaire mécaniquement durable peut améliorer les batteries sodium-ion ».
Points forts
- Les chercheurs créé une stratégie mélange de 7 éléments métalliques différents (Mg0.35Li0.3Cr0.1Mn0.05Fe0.05Zn0.05Mo0.1O).
- Ils ont créé une structure cristalline avec de nombreux espaces stables pour que le magnésium puisse entrer et sortir facilement.
- Ils ont découvert que l'élimination des cations lithium lors de la première charge crée de nombreuses lacunes cationiques dans la structure du sel gemme. Cela facilite le déplacement du magnésium lors des cycles suivants.
- Le matériel développé par les chercheurs de l'Université de Tohoku est fonctionne bien même à 90° C. Cela indique clairement la possibilité de l’utiliser à des températures relativement plus basses.
- Les chercheurs ont découvert le la capacité réversible du nouveau matériau est d'environ 90 mA h g-1.
- De plus, il a bien fonctionné à 10.4 mA g-1 de matériau avec 2.0 V contre Mg2+/Mg à 90° Celsius.
- Les cathodes en oxyde de spinelle ont une température de fonctionnement de 150°C. Cette température est donc relativement inférieure.
En fin de compte, cette percée dans le domaine des oxydes de sels minéraux désordonnés pour les batteries rechargeables au magnésium constitue une étape très importante pour le développement de solutions de stockage d’énergie plus efficaces et plus respectueuses de l’environnement.
Source : Exploiter les oxydes de type sel gemme désordonnés comme cathodes pour les RMB
