پیشرفت به سمت باتری های منیزیمی قابل شارژ

محققان به سرپرستی پروفسور دنیس لئونگ از گروه مهندسی مکانیک دانشگاه هنگ کنگ (HKU) امکان جدیدی را کشف کرده‌اند: یک باتری آبی قابل شارژ با آند فلزی منیزیم. این نوآوری مسیر جدیدی را برای توسعه باتری های پس از لیتیوم یون باز می کند.

پروفسور لئونگ گفت: "منیزیم با ظرفیت نظری بالا و پتانسیل الکتروشیمیایی منفی، یک ماده آند جذاب است." منیزیم همچنین غیر سمی و فراوان در زمین است.

منیزیم (Mg) بیش از 2 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد و 1,000 برابر بیشتر از لیتیوم است. استفاده از فلزات منیزیم در باتری‌ها به دلیل واکنش‌پذیری بالا، مدت‌ها سخت در نظر گرفته می‌شد. منیزیم هنگامی که در معرض رطوبت قرار می گیرد غیرفعال می شود و یک لایه اکسیداسیون نفوذناپذیر تشکیل می دهد که واکنش های ردوکس را مسدود می کند. اکثر محققان باتری‌های منیزیم را با الکترولیت‌های آلی غیرآبی مطالعه می‌کنند، اما اغلب پرهزینه، ناپایدار و رسانایی ضعیف هستند.

باتری‌های قابل شارژ منیزیم (Mg) یک فناوری باتری‌های پس از لیتیوم یونی امیدوارکننده هستند، اما توسعه آن‌ها به دلیل ماهیت غیرفعال‌کننده منیزیم، به‌ویژه در محلول‌های آبی، به شدت با مشکل مواجه شده است. به دلیل رد سریع برگشت پذیری آن، استفاده از آندهای منیزیم در الکترولیت های آبی نادیده گرفته شده است و بیشتر محققان به جای آن بر روی سیستم های غیرآبی تمرکز می کنند. در این کار، شیمی باتری منیزیم آبی برگشت‌پذیر برای اولین بار از طریق تبدیل فیلم غیرقابل نفوذ آن به یک کمپلکس اکسید فلزی رسانا، که با تنظیم کلر و سرکوب واکنش تکامل هیدروژن با استفاده از آب MgCl2 تسهیل می‌شود، محقق شد. الکترولیت -در نمک (WIS). هنگامی که با هگزاسیانوفرات مس به عنوان کاتد همراه می شود، باتری کامل فلات ولتاژ چشمگیر 2.4-2.0 ولت و پایداری بیش از 700 سیکل با بازده کولمبی تا 99٪ در 0.5 Ag-1 را نشان می دهد. انحلال و رسوب منیزیم در الکترولیت آبی MgCl2 WIS برگشت پذیر ثابت شده است.

ACS Energy Letters - برگشت پذیری باتری فلزی با ولتاژ بالا، کنترل شده با کلر و منیزیم آبی که توسط یک الکترولیت آب در نمک فعال می شود