Как и их литий-ионные аналоги, оксиды переходных металлов являются основными катодными материалами в MRB. Однако медленная диффузия ионов Mg внутри оксидов представляет собой серьезную проблему.
Чтобы преодолеть это, некоторые исследователи исследовали материалы на основе серы. Но катоды на основе серы для MRB имеют серьезные ограничения: низкая электронная проводимость, медленная диффузия Mg в твердых соединениях Mg-S и растворимость полисульфидов в электролитах, что приводит к низкой скорости и плохой циклируемости.
Теперь исследовательская группа, в которую входил доктор Университета Тохоку,.
Симокава и профессор Итицубо разработали композитные катоды из жидкой серы и сульфида, позволяющие использовать высокопроизводительные магниевые батареи. Их статья была опубликована в Journal of Materials Chemistry A.
Композиционные материалы жидкая сера / сульфид могут быть спонтанно получены электрохимическим окислением сульфидов металлов, таких как сульфид железа, в ионно-жидком электролите при 150 ° С. Композитный материал продемонстрировал высокие характеристики по емкости, потенциалу, цикличности и производительности.
Исследователи достигли разрядной емкости ~ 900 мАч / г при высокой плотности тока 1246 мА / г в расчете на массу активной серы. Кроме того, они обнаружили, что потенциал разряда был увеличен за счет использования неравновесной серы, образующейся в процессе быстрой зарядки.
Этот материал обеспечил стабильную работу катода при 150 в течение более 50 циклов. Такая высокая циклируемость может быть связана со следующими моментами: высокой структурной обратимостью активного материала в жидком состоянии, низкой растворимостью полисульфидов в ионном жидком электролите и высокой степенью использования серы из-за ее адгезии к проводящим частицам сульфида, которые образуют пористую структуру. морфология при синтезе композиционных материалов.
Несмотря на успехи исследователей, остается ряд проблем. «Нам нужны электролиты, которые совместимы как с материалами катода, так и с анодами, потому что ионная жидкость, используемая в этой работе, пассивирует анод из металла Mg», – сказал Симокава. «В будущем важно разработать новые электрохимически стабильные электролиты, чтобы сделать MRB более практичными для широкого использования."
Хотя MRB все еще находятся на стадии разработки, исследовательская группа надеется, что их работа предоставит новый способ использования жидкой серы в качестве высокопроизводительных катодных материалов для MRB. «Это будет способствовать совершенствованию материалов на основе серы для создания высокопроизводительных батарей следующего поколения», – добавил Симокава.