Магниевые аккумуляторные технологии

Крошечные неупорядоченные частицы оксида магния и хрома могут быть ключом к новой технологии хранения энергии в магниевых аккумуляторах.

Новая технология накопления энергии в магниевых аккумуляторах, которая может обладать повышенной емкостью по сравнению с обычными литий-ионными аккумуляторами, считают исследователи Университетского колледжа Лондона (UCL) и Иллинойского университета Чикаго.

Магниевые аккумуляторы

Результатом совместной работы американских и британских учёных стал новый, масштабируемый метод получения катодного материала, обеспечивающего обратимое поглощение ионов магния в условиях высокого напряжения – ключевое качество, необходимое для создания функционирующих магниевых батарей.

Одним из факторов, ограничивающих ёмкость литий-ионных батарей, является анод. В целях безопасности в них используют углеродные аноды малой ёмкости. Применение высокоёмких литий-металлических анодов может привести к коротким замыканиям, пожару или взрыву.

Металлические аноды из магния в отличие от литиевых, не склонны к образованию дендритов – причины коротких замыканий. Совместное использование металлического магния с новым катодным материалом, состоящим из мельчайших, неупорядоченных части хромомагниевого оксида, позволит сделать батарею компактнее, и в то же время увеличить её энергоёмкость.

Авторы публикации в журнале Nanoscale из Университетского колледжа Лондона (UCL) за основу своей работы взяли результаты компьютерного моделирования, указывавшие на MgCr₂O₄ как на перспективный материал для катода магниевых батарей. Они получили такой материал из частиц хромомагниевого оксида размером ~5 нм, используя очень быструю и относительно низкотемпературную реакцию.

Их партнеры из Университета штата Иллинойс в Чикаго затем сравнили активность этого материала и обычного, упорядоченного хромомагниевого оксида с частицами величиной ~7 нм. Для выявления структурных и химических изменений при тестировании обоих материалов в составе батареи они использовали техники рентгеновской дифракции, рентгеновской абсорбционной спектроскопии и передовые электрохимические методы.

Два типа кристаллов вели себя совершенно по-разному: хаотические частицы демонстрировали обратимое извлечение и введение ионов магния, в более крупных, упорядоченных кристаллах такая активность отсутствовала.

«Традиционно, порядок необходим для обеспечения четких диффузионных путей, позволяющих батареям легко заряжаться и разряжаться – но то, что мы видели, заставляет предположить, что неупорядоченная структура вводит новые, доступные диффузионные пути, и это необходимо дополнительно исследовать», – заявил профессор Иллинойсского университета, Джорди Кабана (Jordi Cabana).

Авторы предполагают, что расширение исследования на другие неупорядоченные материалы с большей площадью поверхности позволит им добиться дальнейшего увеличения энергоёмкости и сконструировать практичную магниевую батарею. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet