Японські фахівці з Університету Тохоку розробили інноваційний прототип магнієвого акумулятора (RMB), який може ефективно працювати за звичайних умов, подолавши обмеження, пов’язані з високими температурами.
Про це розповідає ProIT
Новий катод відкриває шлях для магнієвих батарей
На відміну від літію, магній є набагато доступнішим матеріалом, однак донині технології не дозволяли використовувати його для створення акумуляторів, здатних працювати при кімнатній температурі. За словами Тетсу Ічітсубо, одного з провідних авторів дослідження, це було пов’язано з повільністю хімічних реакцій, необхідних для роботи таких елементів живлення.
Завдяки застосуванню нового аморфного оксидного катода з унікальною формулою Mg0,27Li0,09Ti0,11Mo0,22O, дослідникам вдалося усунути ключові проблеми, що стримували розвиток технології. Раніше прототипи магнієвих акумуляторів стикалися з труднощами оборотної та швидкої дифузії іонів магнію, що обмежувало їхню ефективність. Новий катод базується на процесі обміну іонами між магнієм та літієм, створюючи дифузійні шляхи, які значно полегшують міграцію іонів магнію.
Перший повноцінний прототип та його переваги
Використовуючи цю технологію, команда створила прототип акумулятора, який успішно підтримував живлення для синього світлодіода навіть після 200 циклів заряджання та розряджання. Це стало значним кроком уперед у розробці магнієвих батарей, адже попередні зразки не могли забезпечити позитивну напругу розряду і не виробляли корисної енергії.
“Ми виготовили прототип повноцінного елемента, щоб перевірити цю батарею в дії, та виявили, що вона здатна видавати достатню кількість енергії навіть після 200 циклів. Цього було достатньо для безперервної подачі живлення на синій світлодіод. Попередні демонстрації RMB демонстрували негативну напругу розряду, а це означає, що вони не могли виробляти корисну енергію”, — зазначає Тетсу Ічітсубо.
Дослідники провели глибокий аналіз механізмів функціонування нового акумулятора. Експериментальні результати підтвердили, що досягнута ємність зумовлена саме процесом інтеркаляції магнію, що було доведено додатковими хімічними дослідженнями.
Дослідження є першою успішною демонстрацією використання оксидного катода для магнієвих акумуляторів, які працюють при кімнатній температурі. Автори підкреслюють, що їхній підхід закладає фундамент для створення катодних матеріалів нового покоління — із структурним вільним об’ємом, наномасштабним контролем розміру часток та сумісністю з сучасними електролітами. Загалом ці досягнення відкривають шлях до впровадження магнієвих акумуляторів у практику як безпечних, екологічних та ресурсозберігаючих систем зберігання енергії.
Результати дослідження опубліковані у журналі Communications Materials.