Progrès vers les piles rechargeables au magnésium

Des chercheurs dirigés par le professeur Dennis Leung du Département de génie mécanique de l'Université de Hong Kong (HKU) ont découvert une nouvelle possibilité : une batterie aqueuse rechargeable avec une anode métallique en magnésium. Cette innovation ouvre une nouvelle direction pour le développement de batteries post-lithium-ion.

"Avec une capacité théorique élevée et un potentiel électrochimique négatif, le magnésium est un matériau d'anode attrayant", a déclaré le professeur Leung. "Le magnésium est également non toxique et abondant sur terre."

Le magnésium (Mg) représente plus de 2 % de la croûte terrestre et est 1,000 XNUMX fois plus abondant que le lithium. Les métaux magnésium ont longtemps été considérés comme difficiles à utiliser dans les batteries en raison de leur grande réactivité. Le magnésium est passivé lorsqu’il est exposé à l’humidité, formant un film d’oxydation imperméable qui bloque les réactions redox. La plupart des chercheurs étudient les batteries au magnésium avec des électrolytes organiques non aqueux, mais elles sont souvent coûteuses, instables et peu conductrices.

Les batteries rechargeables au magnésium (Mg) constituent une technologie de batterie post-Li-ion prometteuse, mais leur développement a été sérieusement entravé par la nature passivante du Mg, en particulier dans les solutions aqueuses. En raison d'un rejet rapide de sa réversibilité, l'utilisation d'anodes de magnésium dans des électrolytes aqueux a été négligée et la plupart des chercheurs se concentrent plutôt sur les systèmes non aqueux. Dans ce travail, une chimie aqueuse réversible de batterie au Mg a été réalisée pour la première fois, via la conversion de son film de passivation imperméable en un complexe d'oxyde métallique conducteur, facilitée par la régulation du Cl– et la suppression de la réaction de dégagement d'hydrogène à l'aide d'une eau MgCl2. -électrolyte dans le sel (WIS). Lorsqu'elle est couplée à de l'hexacyanoferrate de cuivre comme cathode, la batterie pleine présente un plateau de tension impressionnant de 2.4 à 2.0 V et une stabilité de plus de 700 cycles avec un rendement coulombien allant jusqu'à 99 % à 0.5 A g-1. La dissolution et le dépôt de magnésium se sont avérés réversibles dans l’électrolyte aqueux MgCl2 WIS.

ACS Energy Letters - Réversibilité d'une batterie métallique au magnésium aqueux, haute tension, régulée par Cl, activée par un électrolyte eau dans sel