Вчені представили кардинальний матеріал для магнієвих батарей

Вчені з Університету Тохоку досягли значного прориву в технології акумуляторів, створивши новий матеріал катода для перезаряджуваних магнієвих батарей (RMB). Цей матеріал сприяє ефективним процесам заряджання та розряджання навіть у холодному середовищі. Використовуючи покращену структуру кам’яної солі, цей інноваційний матеріал має революціонізувати варіанти накопичення енергії, зробивши їх економічно ефективнішими, безпечнішими та з більшою місткістю.

Деталі результатів дослідження були опубліковані в Journal of Materials Chemistry A 15 березня 2024 року.

Дослідження демонструє значне покращення дифузії магнію (Mg) у структурі кам’яної солі, критичне досягнення, оскільки щільність атомів у цій конфігурації раніше перешкоджала міграції Mg. Додавши стратегічну суміш із семи різних металевих елементів, дослідницька група створила кристалічну структуру з великою кількістю стабільних катіонних вакансій, що полегшує введення та вилучення Mg.

Це являє собою перше використання оксиду кам’яної солі як катодного матеріалу для RMB. Стратегія високої ентропії, використана дослідниками, дозволила катіонним дефектам активувати катод оксиду кам’яної солі.

Подолання обмежень юанів

Розробка також розглядає ключове обмеження юанів – складність транспортування Mg у твердих матеріалах. До цих пір високі температури були необхідні для підвищення рухливості магнію в звичайних катодних матеріалах, таких як матеріали зі структурою шпінелі. Однак матеріал, оприлюднений дослідниками Університету Тохоку, ефективно працює лише при 90°C, демонструючи значне зниження необхідної робочої температури.

Томоя Кавагуті, професор Інституту дослідження матеріалів Університету Тохоку (IMR), відзначає ширші наслідки дослідження. «Літій є дефіцитним і нерівномірно розподіленим, тоді як магній доступний у великій кількості, що пропонує більш стійку та економічно ефективну альтернативу літій-іонним батареям. Магнієві батареї з нещодавно розробленим катодним матеріалом відіграють ключову роль у різноманітних сферах застосування, зокрема в електромережах, електричних транспортних засобах і портативних електронних пристроях, сприяючи глобальному переходу до відновлюваних джерел енергії та зменшенню вуглецевих слідів».

Кавагучі співпрацював з Тецу Ічіцубо, також професором IMR, який стверджує: «Завдяки використанню внутрішніх переваг магнію та подоланню попередніх матеріальних обмежень, це дослідження прокладає шлях до наступного покоління акумуляторів, обіцяючи значний вплив на технології, навколишнє середовище, і суспільство».

Зрештою, цей прорив є великим кроком у пошуках ефективних, екологічно чистих рішень для зберігання енергії.