Японские ученые создали магниевый аккумулятор, который работает при комнатной температуре

Японские специалисты из Университета Тохоку разработали инновационный прототип магниевого аккумулятора (RMB), который может эффективно работать в обычных условиях, преодолевая ограничения, связанные с высокими температурами.

Об этом сообщает ProIT

Новый катод открывает путь для магниевых батарей

В отличие от лития, магний является гораздо более доступным материалом, однако до сих пор технологии не позволяли использовать его для создания аккумуляторов, способных работать при комнатной температуре. По словам Тэцу Ичитсубо, одного из ведущих авторов исследования, это было связано с медлительностью химических реакций, необходимых для работы таких элементов питания.

Благодаря применению нового аморфного оксидного катода с уникальной формулой Mg_0,27Li_0,09Ti_0,11Mo_0,22O, исследователям удалось устранить ключевые проблемы, сдерживавшие развитие технологии. Ранее прототипы магниевых аккумуляторов сталкивались с трудностями обратимой и быстрой диффузии ионов магния, что ограничивало их эффективность. Новый катод основан на процессе обмена ионами между магнием и литием, создавая диффузионные пути, которые значительно облегчают миграцию ионов магния.

Первый полноценный прототип и его преимущества

Используя эту технологию, команда создала прототип аккумулятора, который успешно поддерживал питание для синего светодиода даже после 200 циклов зарядки и разрядки. Это стало значительным шагом вперед в разработке магниевых батарей, поскольку предыдущие образцы не могли обеспечить положительное напряжение разряда и не производили полезной энергии.

“Мы изготовили прототип полноценного элемента, чтобы проверить эту батарею в действии, и обнаружили, что она способна выдавать достаточное количество энергии даже после 200 циклов. Этого было достаточно для непрерывной подачи питания на синий светодиод. Предыдущие демонстрации RMB показывали негативное напряжение разряда, а это означает, что они не могли производить полезную энергию”, — отмечает Тэцу Ичитсубо. 

Исследователи провели глубокий анализ механизмов функционирования нового аккумулятора. Экспериментальные результаты подтвердили, что достигнутая емкость обусловлена именно процессом интеркаляции магния, что было доказано дополнительными химическими исследованиями.

Исследование является первой успешной демонстрацией использования оксидного катода для магниевых аккумуляторов, которые работают при комнатной температуре. Авторы подчеркивают, что их подход закладывает фундамент для создания катодных материалов нового поколения — с структурным свободным объемом, наномасштабным контролем размера частиц и совместимостью с современными электролитами. В целом эти достижения открывают путь к внедрению магниевых аккумуляторов в практику как безопасных, экологичных и ресурсосберегающих систем хранения энергии.

Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Materials.