Visokoenergijski organski magnezijevi akumulatorji
Fluoriran dodatek stabilizira kovinsko Mg anodo preko zmanjšanja pasivacije in tvorbe tanjših depozitov ob polnjenju celic
Ekipa Laboratorija za moderne baterijske sisteme je pokazala, da majhna količina fluoriranega dodatka v elektrolitu omogoča uporabo organskih katod višje napetosti v kombinaciji s kovinsko magnezijevo anodo.
Zaradi visoke teoretične volumetrične energijske gostote, dostopnosti in nižje cene surovin so magnezijevi akumulatorji privlačna alternativa litijevim akumulatorjem. Praktični razvoj ostaja omejen zaradi pasivacije elektrod in pomanjkanja elektrolitov, ki so združljivi tako s katodnimi materiali kot z magnezijevo anodo. V študiji raziskujemo vključitev fluoriranih cikličnih spojin v elektrolite za magnezijeve akumulatorje. Dodatek izboljša elektrokemijsko delovanje kovinskega Mg, kar se kaže v izboljšani kulonski učinkovitosti, daljši življenjski dobi in večji oksidativni stabilnosti.
Optimiziran elektrolit omogoča stabilno in dolgotrajno delovanje visokonapetostnih akumulatorjev s polianilinsko katodo, pri čemer dosežemo 75 % ohranitev kapacitete v 500 ciklih pri toku 1C. Za razlago izboljšave je bila uporabljena operando elektrokemijska impedančna spektroskopija, dopolnjena z vrstično elektronsko mikroskopijo in rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo. Ugotovljeno je bilo, da so elektrokemijski procesi ozkega grla, ki se pojavljajo na kovinski Mg anodi brez dodatka, nepopolna aktivacija elektrode, nastanek visokopovršinskih depozitov ter njihova pasivacija. Te ugotovitve poudarjajo potencial fluoriranih dodatkov pri izboljšanju delovanja kovinskega Mg in napredek pri zasnovi elektrolitov za naslednje generacije magnezijevih akumulatorjev.
Uporaba organske katode in magnezijeve anode pomeni bolj zeleno in trajnostno alternativo brez uporabe kritičnih surovin. Zasnova akumulatorja je torej v koraku s težnjo EU po zanesljivem in neoviranem dostopu do surovin, ki so pomembne za naše gospodarstvo in v skladu s svetovnimi prizadevanji za zmanjšanje okoljskega odtisa proizvodnje akumulatorjev.
Raziskava, objavljena v reviji Advanced Energy Materials (faktor vpliva 26.0), je plod dela Hafiz Ahmad Ishfaqa, Andrijane Marojević, Caroline Cruz Cardona, Gregorja Kapuna, Elene Tchernychove, Olivere Lužanin, Jana Bitenca, Mirana Gaberščka, Roberta Dominka in Sare Drvarič Talian.
Povezava do objave: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202506415
Kontakt: Sara Drvarič Talian, sara.drvarictalian(at)ki.si