Il magnesio è un materiale anodico promettente per batterie ricaricabili grazie alla sua elevata capacità teorica (2205 mAh/g), al basso potenziale redox (-2,37 V rispetto a SHE) e all'abbondanza. Tuttavia, l’uso del magnesio metallico come anodo è ostacolato da diversi problemi, tra cui la formazione di uno strato passivante sulla superficie dell’elettrodo, l’elevata velocità di corrosione e la crescita dei dendriti durante il ciclo. Per superare queste sfide, sono stati esplorati materiali alternativi come gli elettrodi di magnesio. Ecco alcune delle alternative:
Leghe di magnesio: Legare il magnesio con altri elementi può migliorarne le prestazioni elettrochimiche modificando la chimica della superficie e la microstruttura dell'elettrodo. Gli elementi di lega comuni includono alluminio, zinco, calcio e metalli delle terre rare. Queste leghe possono migliorare la resistenza alla corrosione, ridurre la formazione dello strato di passivazione e migliorare la stabilità del ciclo degli elettrodi di magnesio.
Materiali compositi a base di magnesio: Come elettrodi di magnesio sono stati studiati anche materiali compositi costituiti da magnesio e altri materiali conduttivi, come carbonio, grafene e ossidi metallici. Questi compositi possono migliorare la conduttività elettrica, la resistenza meccanica e le prestazioni elettrochimiche degli elettrodi di magnesio.
Composti intermetallici: I composti intermetallici formati tra il magnesio e altri metalli, come alluminio, zinco e titanio, sono stati esplorati come elettrodi di magnesio. Questi composti intermetallici possono presentare proprietà elettrochimiche migliorate rispetto al magnesio puro, tra cui maggiore capacità, migliore stabilità ciclica e ridotta corrosione.
Materiali di tipo conversione: Materiali di tipo conversione, come ossidi metallici, solfuri e nitruri, possono essere utilizzati come elettrodi di magnesio. Questi materiali subiscono reazioni di conversione reversibili durante il ciclo, che comportano l'intercalazione/deintercalazione degli ioni magnesio e la conversione del materiale dell'elettrodo in fasi diverse. Gli elettrodi di tipo conversione possono fornire elevata capacità e buona capacità di velocità.
Materiali organici: Anche materiali organici, come polimeri coniugati e piccole molecole organiche, sono stati studiati come elettrodi di magnesio. Questi materiali possono mostrare reazioni redox reversibili e possono fornire elevata capacità e buona stabilità ciclica.
La scelta di materiali alternativi per gli elettrodi di magnesio dipende dall'applicazione specifica e dalle caratteristiche prestazionali desiderate. Sono necessarie ulteriori attività di ricerca e sviluppo per ottimizzare le prestazioni di questi materiali alternativi e consentire l’uso pratico delle batterie al magnesio.
