Высокопроизводительные магниевые аккумуляторные батареи стали на шаг ближе к реализации

19

Магниевые аккумуляторные батареи (MRB), в которых в качестве анодного материала используется Mg большой емкости, являются многообещающими кандидатами для батарей следующего поколения из-за их плотности энергии, безопасности и стоимости. Однако отсутствие качественных катодных материалов препятствует их развитию.
 
Как и их литий-ионные аналоги, оксиды переходных металлов являются основными катодными материалами в MRB. Однако медленная диффузия ионов Mg внутри оксидов представляет собой серьезную проблему. Чтобы преодолеть это, некоторые исследователи изучали материалы на основе серы. Но катоды на основе серы для MRB имеют серьезные ограничения: низкая электронная проводимость, медленная диффузия Mg в твердых соединениях Mg-S и растворимость полисульфидов в электролитах, что приводит к низкой скорости и плохой циклируемости.
 
Теперь исследовательская группа, в которую вошли доктор Симокава из Университета Тохоку и профессор Итицубо, разработала композитные катоды из жидкой серы/сульфида, позволяющие использовать высокопроизводительные магниевые батареи. Их статья была опубликована в Journal of Materials Chemistry A.
 
Композиционные материалы жидкая сера/сульфид могут быть изготовлены самопроизвольно путем электрохимического окисления сульфидов металлов, таких как сульфид железа, в ионном жидком электролите при 150 ° С. Композитный материал показал высокие характеристики емкости, потенциала, цикличности и скорости.

Исследователи достигли разрядной емкости ~ 900 мАч/г при высокой плотности тока 1246 мА/г в расчете на массу активной серы. Кроме того, они обнаружили, что потенциал разряда был увеличен за счет использования неравновесной серы, образующейся в процессе быстрой зарядки.

Этот материал обеспечил стабильную работу катода в течение более 50 циклов. Такая высокая циклируемость может быть связана со следующими моментами: высокой структурной обратимостью активного материала в жидком состоянии, низкой растворимостью полисульфидов в ионном жидком электролите и высокой степенью использования серы из-за ее адгезии к проводящим частицам сульфида, которые образуют пористую структуру морфологии при синтезе композиционных материалов.