I ricercatori guidati dal professor Dennis Leung del Dipartimento di ingegneria meccanica dell’Università di Hong Kong (HKU) hanno scoperto una nuova possibilità: una batteria acquosa ricaricabile con un anodo metallico di magnesio. L’innovazione apre una nuova direzione per lo sviluppo delle batterie post-ioni di litio.
"Con un'elevata capacità teorica e un potenziale elettrochimico negativo, il magnesio è un materiale anodico attraente", ha affermato il professor Leung. "Il magnesio è anche non tossico e abbondante sulla terra."
Il magnesio (Mg) costituisce oltre il 2% della crosta terrestre ed è 1,000 volte più abbondante del litio. I metalli Mg sono stati a lungo considerati difficili da utilizzare nelle batterie a causa della loro elevata reattività. Il Mg si passiva quando esposto all'umidità, formando una pellicola di ossidazione impermeabile che blocca le reazioni redox. La maggior parte dei ricercatori studia le batterie al Mg con elettroliti organici non acquosi, ma sono spesso costose, instabili e scarsamente conduttive.
Le batterie ricaricabili al magnesio (Mg) rappresentano una tecnologia promettente per le batterie post-ioni di litio, ma il loro sviluppo è stato ostacolato in modo critico dalla natura passivante del Mg, in particolare nelle soluzioni acquose. A causa della rapida abbandono della sua reversibilità, l’uso degli anodi di Mg negli elettroliti acquosi è stato trascurato e la maggior parte dei ricercatori si concentra invece su sistemi non acquosi. In questo lavoro, è stata realizzata per la prima volta la chimica reversibile e acquosa delle batterie al Mg, attraverso la conversione del suo film di passivazione impermeabile in un complesso di ossido metallico conduttivo, facilitato dalla regolazione del Cl– e dalla soppressione della reazione di evoluzione dell'idrogeno utilizzando un'acqua MgCl2 elettrolita -in-sale (WIS). Se accoppiata con esacianoferrato di rame come catodo, la batteria completa mostra un impressionante plateau di tensione di 2.4–2.0 V e una stabilità di oltre 700 cicli con un'efficienza Coulombiana fino al 99% a 0.5 A g–1. La dissoluzione e la deposizione del Mg si sono dimostrate reversibili nell'elettrolita acquoso MgCl2 WIS.
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