Технология ионно-магниевых батарей может стать прорывом

Хотя мы время от времени слышим о «прорыве в аккумуляторных батареях», литий-ионные аккумуляторы по-прежнему являются наиболее широко используемым и эффективным выбором. Но недавно группа исследователей из лаборатории блога Массачусетского технологического института и национальной лаборатории аргонна разработала новый твердый материал.

Похоже, что он является отличным проводником ионов магния и может использоваться для создания более безопасных и эффективных батарей. Литиевые батареи используются во всем, от мобильных телефонов до электромобилей, и, хотя металл служит им хорошо, есть еще много возможностей для повышения эффективности и цены.

В экспериментах, проведенных в лаборатории ядерного магнитного резонанса, исследователи продемонстрировали, что новый материал является высокоэффективным проводником ионов магния.

Магний, напротив, имеет более высокую плотность энергии и больше запасов в природе, что обещает сделать батареи более дешевыми и более простыми в производстве. Однако, чтобы использовать магний в батарее, вам нужно пройти мимо электролитов.

Хотя и Toyota, и KIT в последнее время сосредоточились на разработке более совершенных жидких электролитов, они имеют тенденцию вызывать коррозию других частей батареи. Мы подумали, а почему бы не попробовать другой тип электролита?

«Батареи на основе магния - это совершенно новая технология, в которой нет хороших жидких электролитов», - сказал Гербранд Седер, соавтор исследования. Мы подумали, а почему бы не перейти на твердый электролит?

Хорошая новость заключается в том, что они действительно разработали новый материал под названием «селенид скандий-магнезиальная шпинель» (магний-скандий-селенид-шпинель). Этот твердый электролит позволяет ионам магния легко проходить сквозь него и обладает такой же проводимостью, как и твердый электролит, используемый в некоторых литиевых батареях.

Первоначальные теоретические исследования предсказали хорошие результаты, и для их проверки команда провела эксперименты по ЯМР-спектроскопии. Прибор может определять, проникают ли ионы магния (или лития) в материал, но новый материал сложен и не имеет эталонов, что затрудняет интерпретацию данных.

Пьермануэле Канепа, который работал над исследованием, говорит, что результаты имеют смысл только в сочетании с различными техническими методами (твердотельный ЯМР и синхронные измерения в аргонне) в дополнение к традиционной электрохимической характеристике.

Тем не менее, есть некоторые проблемы, которые необходимо решить, прежде чем новый материал на основе магния можно будет использовать для создания настоящих батарей. Например, все еще существует небольшая утечка электроники, и необходимо улучшить мобильность электроники. Однако твердотельные батареи по-прежнему намного безопаснее обычных батарей с жидким электролитом после коммерческого использования.

Подробности исследования были опубликованы в недавнем выпуске журнала NatureCommunications.

Страница содержит содержимое машинного перевода.