Progreso hacia las baterías recargables de magnesio

Los investigadores dirigidos por el profesor Dennis Leung del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Hong Kong (HKU) han descubierto una nueva posibilidad: una batería acuosa recargable con un ánodo metálico de magnesio. La innovación abre una nueva dirección para el desarrollo de baterías post-litio-ion.

“Con una alta capacidad teórica y un potencial electroquímico negativo, el magnesio es un material de ánodo atractivo”, dijo el profesor Leung. “El magnesio tampoco es tóxico y es abundante en la tierra”.

El magnesio (Mg) constituye más del 2% de la corteza terrestre y es 1,000 veces más abundante que el litio. Durante mucho tiempo, los metales Mg se consideraron difíciles de usar en baterías debido a su alta reactividad. El magnesio se pasiva cuando se expone a la humedad, formando una película de oxidación impermeable que bloquea las reacciones redox. La mayoría de los investigadores estudian las baterías de Mg con electrolitos orgánicos no acuosos, pero a menudo son costosas, inestables y poco conductoras.

Las baterías recargables de magnesio (Mg) son una tecnología prometedora posterior a las baterías de iones de litio, pero su desarrollo se ha visto gravemente obstaculizado por la naturaleza pasivante del Mg, particularmente en soluciones acuosas. Debido a que se descartó rápidamente su reversibilidad, se ha pasado por alto el uso de ánodos de Mg en electrolitos acuosos y, en cambio, la mayoría de los investigadores se centran en sistemas no acuosos. En este trabajo, se ha realizado por primera vez la química de una batería de Mg acuoso y reversible, a través de la conversión de su película de pasivación impermeable en un complejo de óxido metálico conductor, facilitado por la regulación de Cl– y la supresión de la reacción de evolución de hidrógeno usando un agua de MgCl2. electrolito en sal (WIS). Cuando se combina con hexacianoferrato de cobre como cátodo, la batería completa exhibe una meseta de voltaje impresionante de 2.4 a 2.0 V y una estabilidad de más de 700 ciclos con una eficiencia de Coulombic de hasta el 99 % a 0.5 A g–1. La disolución y deposición de Mg han demostrado ser reversibles en el electrolito acuoso MgCl2 WIS.

Cartas de energía de ACS: reversibilidad de una batería de metal de magnesio acuoso, de alto voltaje, regulada por Cl, habilitada por un electrolito de agua en sal