La vita oggi dipende molto dall'elettricità. Però, l'incessante domanda di energia elettrica richiede fonti di energia sempre più verdi e "portatili". Sebbene i mulini a vento e i pannelli solari siano alternative promettenti, la fluttuazione dei livelli di produzione in funzione di fattori esterni li rende inaffidabili. Così, dal punto di vista dell'allocazione delle risorse e dell'economia, le batterie secondarie ad alta densità di energia sono la via da seguire. Sintetizzando un nuovo materiale (un composto metallico) per elettrodi che facilitano l'inversione della chimica degli ioni, un gruppo di ricercatori guidati dal Prof. Idemoto della Tokyo University of Science combatte gli aspetti dispendiosi delle fonti energetiche, ponendo una base importante per la produzione di batterie secondarie al magnesio ricaricabili di nuova generazione. I ricercatori sono ottimisti su questa scoperta e affermano, "Abbiamo sintetizzato un tipo di salgemma che ha un eccellente potenziale per essere utilizzato come materiale per elettrodi positivi per batterie secondarie di prossima generazione".

La fonte più popolare di energia portatile, una batteria comprende tre componenti fondamentali:l'anodo, il catodo, e l'elettrolita. Questi partecipano a un'interazione di reazioni chimiche per cui l'anodo produce elettroni extra (ossidazione) che vengono assorbiti dal catodo (riduzione), dando luogo a un processo noto come reazione redox. Poiché l'elettrolita inibisce il flusso di elettroni tra anodo e catodo, gli elettroni fluiscono preferenzialmente attraverso un circuito esterno, avviando così un flusso di corrente o "elettricità". Quando il materiale nel catodo/anodo non può più assorbire/spargere elettroni, la batteria è considerata scarica.

Però, certi materiali ci permettono di invertire la chimica, usando l'elettricità esterna che funziona nella direzione opposta, tale che i materiali possano tornare al loro stato originale. Tali batterie ricaricabili sono simili a quelle utilizzate nei dispositivi elettronici portatili come telefoni cellulari o tablet.

Il prof. Idemoto e colleghi della Tokyo University of Science hanno sintetizzato MgNiO . cobalto-sostituito ₂ , che mostra risultati promettenti come un nuovo catodo. "Ci siamo concentrati sulle batterie secondarie al magnesio che utilizzano ioni di magnesio polivalenti come ioni mobili, " afferma il Prof. Idemoto evidenziando il loro studio e le sue allettanti prospettive "che dovrebbero avere un'elevata densità di energia nelle batterie secondarie di prossima generazione". la bassa tossicità del magnesio e la facilità di eseguire reazioni inverse hanno generato entusiasmo nell'utilizzarlo come materiale anodico ad alta densità di energia, batterie ricaricabili. Però, la realizzazione di ciò rimane difficile a causa della mancanza di un opportuno catodo complementare ed elettrolita. Questo è esattamente ciò che questi ricercatori mirano a cambiare con la loro ricerca pubblicata sulla rivista Chimica inorganica .

Basandosi su tecniche di laboratorio standard, i ricercatori hanno sintetizzato il nuovo sale utilizzando il metodo della "co-precipitazione inversa". Dalla soluzione acquosa, potevano estrarre il nuovo salgemma. Per studiare la struttura e per l'imaging reticolare del sale estratto, hanno usato la spettroscopia a raggi X di neutroni e sincrotrone in modo complementare. In altre parole, hanno studiato i modelli di diffrazione creati quando i campioni di polvere sono stati irradiati con neutroni o raggi X, determinando caratteristici picchi di intensità in determinate posizioni. Contemporaneamente, i ricercatori hanno eseguito calcoli teorici e simulazioni per i tipi di salgemma che hanno mostrato un possibile "comportamento di carica-scarica" ​​necessario per materiali catodici adatti. Questo ha permesso loro di determinare la disposizione di Mg, Ni, e Co cationi nella struttura del salgemma basati sulla struttura energeticamente più stabile tra i 100 candidati distinti simmetricamente generati.

Oltre all'analisi strutturale, i ricercatori hanno anche eseguito test di carica-scarica con una cella tripolare e noti elettrodi di riferimento, a più condizioni, comprendere le proprietà elettrochimiche del salgemma come materiale catodico per le batterie ricaricabili al magnesio. Hanno scoperto che potevano manipolare le caratteristiche della batteria in base alla composizione di Mg e al rapporto Ni/Co. Queste analisi strutturali ed elettrochimiche hanno permesso loro di dimostrare la composizione ottimale per il salgemma come materiale catodico, insieme alla sua affidabilità in diverse condizioni ambientali. Prof. Idemoto and the team are optimistic about the features of the synthesized rock salt, as they emphasize, "it has an excellent potential for use as the positive electrode material."

Attualmente, the secondary battery industry is dominated mainly by lithium ion batteries used for electricity storage, in vehicles and portable devices. C'è, però, a cap on the energy density and storage of these batteries. But for Prof. Idemoto, limitations are merely opportunities, as he maintains, "Novel magnesium secondary batteries have the potential to surpass and replace lithium ion batteries as high-energy density secondary batteries through future research and development."

With such optimism surrounding the research, one can surely conclude that humans are charging into a tomorrow that is lit up by the science of today.