Progresso para baterias de magnésio recarregáveis

Pesquisadores liderados pelo professor Dennis Leung, do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Hong Kong (HKU), descobriram uma nova possibilidade - uma bateria aquosa recarregável com um ânodo metálico de magnésio. A inovação abre uma nova direção para o desenvolvimento de baterias de íon pós-lítio.

“Com uma alta capacidade teórica e potencial eletroquímico negativo, o magnésio é um material anódico atraente”, disse o professor Leung. “O magnésio também não é tóxico e é abundante na terra.”

O magnésio (Mg) compõe mais de 2% da crosta terrestre e é 1,000 vezes mais abundante que o lítio. Os metais Mg foram considerados difíceis de usar em baterias por causa de sua alta reatividade. O Mg é passivado quando exposto à umidade, formando um filme de oxidação impermeável que bloqueia as reações redox. A maioria dos pesquisadores estuda baterias de Mg com eletrólitos orgânicos não aquosos, mas muitas vezes são caras, instáveis ​​e pouco condutoras.

As baterias recarregáveis ​​de magnésio (Mg) são uma tecnologia promissora de bateria pós-lítio, mas seu desenvolvimento foi criticamente prejudicado pela natureza passivante do Mg, particularmente em soluções aquosas. Devido a uma rápida rejeição de sua reversibilidade, o uso de ânodos de Mg em eletrólitos aquosos foi negligenciado, e a maioria dos pesquisadores se concentra em sistemas não aquosos. Neste trabalho, a química reversível de uma bateria aquosa de Mg foi realizada pela primeira vez, através da conversão de seu filme de passivação impermeável a um complexo de óxido metálico condutor, facilitado pela regulação de Cl– e a supressão da reação de evolução de hidrogênio usando uma solução de água MgCl2 -em sal (WIS) eletrólito. Quando acoplada ao hexacianoferrato de cobre como cátodo, a bateria completa exibe um impressionante platô de voltagem de 2.4–2.0 V e uma estabilidade de mais de 700 ciclos com uma eficiência coulômbica de até 99% a 0.5 A g–1. A dissolução e deposição de Mg provaram ser reversíveis no eletrólito MgCl2 WIS aquoso.

Cartas de energia ACS - reversibilidade de uma bateria de metal Mg aquosa de alta tensão, regulada por Cl, ativada por um eletrólito de água em sal