Magnesium is een veelbelovend anodemateriaal voor oplaadbare batterijen vanwege zijn hoge theoretische capaciteit (2205 mAh/g), lage redoxpotentiaal (-2,37 V vs. SHE) en overvloed. Het gebruik van magnesiummetaal als anode wordt echter belemmerd door verschillende uitdagingen, waaronder de vorming van een passiverende laag op het elektrodeoppervlak, hoge corrosiesnelheid en dendrietgroei tijdens het fietsen. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, zijn alternatieve materialen onderzocht, zoals magnesiumelektroden. Hier zijn enkele alternatieven:

Magnesiumlegeringen: Het legeren van magnesium met andere elementen kan de elektrochemische prestaties ervan verbeteren door de oppervlaktechemie en microstructuur van de elektrode te wijzigen. Veel voorkomende legeringselementen zijn aluminium, zink, calcium en zeldzame aardmetalen. Deze legeringen kunnen de corrosieweerstand verbeteren, de vorming van een passivatielaag verminderen en de cyclusstabiliteit van magnesiumelektroden verbeteren.

Composietmaterialen op magnesiumbasis: Composietmaterialen bestaande uit magnesium en andere geleidende materialen, zoals koolstof, grafeen en metaaloxiden, zijn ook onderzocht als magnesiumelektroden. Deze composieten kunnen de elektrische geleidbaarheid, mechanische sterkte en elektrochemische prestaties van magnesiumelektroden verbeteren.

Intermetaalverbindingen: Intermetaalverbindingen gevormd tussen magnesium en andere metalen, zoals aluminium, zink en titanium, zijn onderzocht als magnesiumelektroden. Deze intermetallische verbindingen kunnen verbeterde elektrochemische eigenschappen vertonen in vergelijking met puur magnesium, waaronder een hogere capaciteit, betere cyclische stabiliteit en verminderde corrosie.

Materiaal van het conversietype: Materialen van het conversietype, zoals metaaloxiden, sulfiden en nitriden, kunnen als magnesiumelektroden worden gebruikt. Deze materialen ondergaan tijdens het fietsen omkeerbare conversiereacties, waarbij de intercalatie/deintercalatie van magnesiumionen en de conversie van het elektrodemateriaal naar verschillende fasen betrokken zijn. Elektroden van het conversietype kunnen een hoge capaciteit en goede snelheid bieden.

Organische materialen: Organische materialen, zoals geconjugeerde polymeren en kleine organische moleculen, zijn ook onderzocht als magnesiumelektroden. Deze materialen kunnen omkeerbare redoxreacties vertonen en kunnen een hoge capaciteit en goede cyclische stabiliteit bieden.

De keuze voor alternatieve materialen voor magnesiumelektroden is afhankelijk van de specifieke toepassing en gewenste prestatiekenmerken. Verder onderzoek en ontwikkeling zijn nodig om de prestaties van deze alternatieve materialen te optimaliseren en het praktische gebruik van magnesiumbatterijen mogelijk te maken.