Akumulatory magnezowe (RMB) zyskały znaczną popularność jako rozwiązania do magazynowania energii, przewyższające akumulatory litowo-jonowe. Wynika to z ich potencjalnie wyższej gęstości energetycznej i powszechnego występowania w skorupie ziemskiej. Jednak komercjalizacja tej technologii jest utrudniona z powodu braku odpowiednich materiałów katodowych. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy opracowali nieuporządkowane tlenki soli kamiennej do akumulatorów magnezowych, które omówimy w tym artykule.
Naukowcy z Uniwersytetu Tohoku w Japonii stworzyli nowatorski materiał katodowy do ogniw RMB. Zastosowali ulepszoną strukturę soli kamiennej, która umożliwia wydajne ładowanie i rozładowywanie nawet w niskich temperaturach.
Ich badania pokazują znaczną poprawę w sposobie przemieszczania się magnezu w strukturze soli kamiennej. To ważny postęp, ponieważ bliskość atomów w tym układzie utrudnia migrację magnezu. Przyjrzyjmy się następującym kluczowym odkryciom naukowców:
„Baterie magnezowe, wyposażone w nowo opracowany materiał katodowy, są gotowe odegrać kluczową rolę w różnych zastosowaniach, w tym w magazynowaniu energii w sieciach elektroenergetycznych, pojazdach elektrycznych i przenośnych urządzeniach elektronicznych, przyczyniając się do globalnego przejścia na energię odnawialną i zmniejszenia śladu węglowego” – przekazał Tomoya Kawaguchi , główny autor badania.
To pierwszy przypadek zastosowania tlenku soli kamiennej jako materiału katodowego w RMB. To nowe rozwiązanie rozwiązuje również poważny problem związany z RMB – magnez ma trudności z przemieszczaniem się w ciałach stałych. Wcześniej, aby zwiększyć ruchliwość magnezu w konwencjonalnych materiałach katodowych, takich jak te o strukturze spinelu, wymagana była bardzo wysoka temperatura.
Sprawdź także badania przeprowadzone przez Uniwersytet Tohoku – Mechanicznie wytrzymały nanokomórkowy grafen może ulepszyć baterie sodowo-jonowe
Najważniejsze
- Badacze stworzył strategiczną mieszanka 7 różnych pierwiastków metalicznych (Mg0.35Li0.3Cr0.1Mn0.05Fe0.05Zn0.05Mo0.1O).
- Stworzyli strukturę krystaliczną z wieloma stabilnymi przestrzeniami, przez które magnez mógł się łatwo przedostawać i wydostawać.
- Odkryli, że gdy usuwają kationy litu podczas pierwszego ładowania, tworzy to wiele wakatów kationowych w strukturze soli kamiennej. Ułatwia to przemieszczanie się magnezu w kolejnych cyklach.
- Materiał opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Tohoku to działa dobrze nawet w temperaturze 90° C. Wskazuje to wyraźnie na możliwość jego stosowania w stosunkowo niższych temperaturach.
- Naukowcy odkryli odwracalna pojemność nowego materiału wynosi około 90 mA h g-1.
- Co więcej, działał on dobrze przy natężeniu 10.4 mA g-1 materiału i napięciu 2.0 V wobec Mg2+/Mg w temperaturze 90° Celsjusza.
- Katody spinelu-tlenku mają temperaturę roboczą 150 °C. Temperatura ta jest więc stosunkowo stosunkowo niska.
Ostatecznie przełom w wykorzystaniu nieuporządkowanych tlenków soli kamiennej do produkcji akumulatorów magnezowych jest bardzo ważnym krokiem w kierunku opracowania bardziej wydajnych i przyjaznych dla środowiska rozwiązań w zakresie magazynowania energii.
Źródło: Uwalnianie nieuporządkowanych tlenków soli kamiennej jako katod dla RMB
