Прототип магниевого аккумулятора работает в обычных условиях: ученые преодолели высокотемпературные ограничения

Прототип магнієвого акумулятора працює за звичайних умов: вчені подолали високотемпературні обмеження

Японские исследователи из Университета Тохоку представили прототип перезаряжаемого магниевого аккумулятора (RMB).

По сравнению с магнием, литий можно было бы назвать дефицитным материалом, которого недостаточно для производства количества аккумуляторов, обеспечивавшего бы растущий спрос. Как объясняет один из авторов исследования Тетсу Ичитсубо, главная причина, по которой магний не стал ключевым материалом для аккумуляторов, медленная скорость протекания реакций, что делает невозможной работу таких аккумуляторов при комнатной температуре.

Используя новый аморфный оксидный катод Mg_0,27 Li_0,09 Ti_0,11 Mo_0,22О исследователи успешно преодолели ограничения. Предыдущие прототипы магниевых аккумуляторов имели проблемы с быстрой и обратимой диффузией ионов магния, что мешало эффективной работе при комнатной температуре. Однако аморфный оксидный катод использует процесс обмена ионами между магнием и литием, создавая диффузионные пути для облегченного перемещения ионов магния.

«Мы изготовили прототип полноценного элемента, чтобы проверить эту батарею в действии, и обнаружили, что она способна выдавать достаточное количество энергии даже после 200 циклов. Этого было достаточно для непрерывной подачи питания на синий светодиод. Предыдущие демонстрации RMB демонстрировали отрицательное напряжение разряда, а это означает, что они не могли производить полезную энергию», — отмечает Тетсу Ичитсубо.

Исследователи также детально проанализировали механизм работы этого аккумулятора. Исследование подтвердило, что наблюдаемая емкость обусловлена истинной интеркаляцией магния и это также было подтверждено тщательным химическим анализом.

Эта работа является первой надежной демонстрацией оксидного катода, обеспечивающего работу RMB в условиях комнатной температуры. Она устанавливает фундаментальные принципы проектирования катодных материалов нового поколения: создание структурного свободного объема, контроль размера частиц в наномасштабе и обеспечение совместимости с современными электролитами. В совокупности эти достижения приближают магниевые аккумуляторы к практическому применению как безопасные, устойчивые и ресурсосберегающие системы хранения энергии.

Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Materials