I ricercatori dell'Università di Houston e del Toyota Research Institute of America hanno scoperto una promettente nuova versione di batterie al magnesio ad alta energia, con potenziali applicazioni che vanno dai veicoli elettrici allo stoccaggio delle batterie per i sistemi di energia rinnovabile.

La batteria, segnalato il 21 dicembre in Joule , è il primo segnalato per funzionare con elettroliti limitati durante l'utilizzo di un elettrodo organico, un cambiamento, secondo i ricercatori, consente di immagazzinare e scaricare molta più energia rispetto alle precedenti batterie al magnesio. Hanno usato un elettrolita privo di cloruri, un altro cambiamento rispetto al tradizionale elettrolita utilizzato dalle batterie al magnesio, che ha permesso la scoperta.

Yan Yao, professore associato di ingegneria elettrica e informatica presso UH, ha detto che i ricercatori sono stati in grado di confermare che il cloruro nell'elettrolita comunemente usato contribuisce a prestazioni lente. "Il problema che stavamo cercando di affrontare è l'impatto del cloruro, " ha detto. "È universalmente usato."

Yao, che è anche un investigatore principale presso il Texas Center for Superconductivity all'UH, e il suo team ha utilizzato l'elettrolita privo di cloruri per testare i catodi polimerici di chinone organico con un anodo di magnesio metallico, segnalando di aver erogato fino a 243 wattora per chilogrammo, con potenza misurata fino a 3,4 kilowatt per chilogrammo. La batteria è rimasta stabile per 2, 500 cicli.

Gli scienziati hanno trascorso decenni alla ricerca di una batteria al magnesio ad alta energia, sperando di sfruttare i vantaggi naturali che il magnesio ha sul litio, l'elemento utilizzato nelle batterie standard agli ioni di litio. Il magnesio è molto più comune e quindi meno costoso, e non è soggetto a rotture nella sua struttura interna, note come dendriti, che possono causare l'esplosione e l'incendio delle batterie al litio.

Ma le batterie al magnesio non saranno commercialmente competitive finché non saranno in grado di immagazzinare e scaricare grandi quantità di energia. Yao ha detto che i precedenti materiali catodici ed elettrolitici sono stati un ostacolo.

Il catodo è l'elettrodo dal quale scorre la corrente in una batteria, mentre gli elettroliti sono il mezzo attraverso il quale scorre la carica ionica tra catodo e anodo.

Altri ricercatori sul progetto includono i primi autori Hui Dong, uno studente di dottorato all'UH, e Yanliang Leonard Liang, professore assistente di ricerca presso l'UH; Oscar Tutusaus e Rana Mohtadi, entrambi con il Toyota Research Institute of North America; e studenti di dottorato UH Ye Zhang e Fang Hao.

"Attraverso (la) combinazione ottimale di catodi polimerici organici carbonilici ed elettroliti che consentono l'immagazzinamento di Mg, siamo in grado di dimostrare un'elevata energia specifica, potenza, e stabilità in bicicletta che raramente si vedono nelle batterie Mg, " scrissero.

Liang ha notato che fino ad ora, il miglior catodo per le batterie al magnesio è stato un solfuro di molibdeno in fase Chevrel, sviluppato quasi 20 anni fa. Non ha né la potenza né la capacità di accumulo di energia per competere con le batterie al litio, Egli ha detto.

Ma rapporti recenti suggeriscono che i materiali catodici organici possono fornire un'elevata capacità di stoccaggio a temperatura ambiente. "Eravamo curiosi di sapere perché, " ha detto Liang.

Dong ha affermato che entrambi i catodi polimerici organici testati fornivano una tensione maggiore rispetto al catodo di fase Chevrel.

Yao ha affermato che la ricerca futura si concentrerà sull'ulteriore miglioramento della capacità e della tensione specifiche per le batterie al fine di competere con le batterie al litio.

"Il magnesio è molto più abbondante, ed è più sicuro, " ha detto. "La gente spera che una batteria al magnesio possa risolvere i rischi delle batterie al litio".