Onderzoekers van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) van de Chinese Academy of Sciences (CAS) zijn een stap dichter bij het maken van een levensvatbare, high-output batterij op basis van magnesium (Mg), een element dat de United States Geological Survey meldt, is veel overvloediger dan lithium.

De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in Angewandte Chemie , een peer-reviewed tijdschrift van de Duitse Chemische Vereniging op 11 april, 2020.

Recente pogingen om een ​​levensvatbare Mg-batterij te ontwikkelen zijn mislukt omdat de ontladingsproducten isolatoren zijn, de output belemmeren en de laadcyclus vertragen.

De QIBEBT-onderzoekers ontdekten dat het gebruik van een koperion ("Cu ⁺ ") oorsprong van de kathode in de batterij pakt het probleem van de opbouw van ontladingsproducten aan. Naarmate hun Mg-batterij ontlaadt, Cu ⁺ lost op in elektrolyt, uitwisseling met de Mg ₂ ⁺ chemisch, en wordt metallisch koper als het elektronen ontvangt en een coating op de elektrode vormt. Omdat koper sterk geleidend is, elektriciteit stroomt vrij, waardoor een hoge energie-output mogelijk is.

De bevindingen van het team toonden uitstekende prestaties in de nieuw ontwikkelde Mg/Cu ⁺ accu. Na de eerste conditionering, hun experimentele batterij behield 80 procent van zijn oorspronkelijke capaciteit na 200 laad-/ontlaadcycli. Een typische commerciële lithium-ionbatterij heeft na 1000 cycli minstens 80 procent van zijn oorspronkelijke capaciteit.

Prof. Cui Guanglei zei dat de Mg-batterij van zijn team nog niet commercieel levensvatbaar is. maar het ligt op schema om te concurreren met lithiumbatterijen. "We verwachten de 1 mijlpaal van 000 cycli in de komende twee jaar, " hij zei.

De dagelijkse prijs van magnesium is gemiddeld ongeveer $ 5, 000 USD per ton - ongeveer de helft van de kosten van lithium. Behalve dat het goedkoper is, op magnesium gebaseerde batterijen zouden ook veiliger zijn. Slecht gemaakte lithiumbatterijen kunnen oververhit raken en exploderen, het creëren van een aansprakelijkheid voor industrieën variërend van telecom tot ruimtevaart. "Ik heb er alle vertrouwen in om te zeggen dat de werkgelegenheid Cu ⁺ /Mg kan leiden tot veiligere batterijproducten, " zei prof. Cui.

Prof. Cui zei de volgende stap in de richting van het maken van Cu ⁺ /Mg-batterijen een commerciële realiteit zal zijn om het te ontwerpen als een flexibel zakje. Om dit te doen, ze moeten een gelvorm van hun Cu . maken ⁺ elektrolyt oplossing.

"Zoals we kunnen zien, een gelelektrolyt zou geschikt zijn voor de Cu ⁺ gedreven kathodechemie, " zei Prof. Cui. Zodra de batterij kan functioneren in de vorm van een gelzakje, het zal gemakkelijker worden om het in de vreemde en vaak zeer dunne vormen te construeren die worden vereist door de hedendaagse consumentenapparaten.

"Het uiteindelijke doel van deze studie is om de Mg-metaalbatterij te commercialiseren als de volgende generatie energieopslagapparaten die verder gaan dan lithium-iontechnologie." zei prof. Cui.