Die Magnesiumionenbatterietechnologie kann ein Durchbruch sein

Obwohl wir ab und zu von "Batteriedurchbrüchen" hören, sind lithium-ionen-batterien immer noch die am weitesten verbreitete und leistungsstärkste Wahl. Vor kurzem haben ein Forscherteam des MIT-Bloglabors und des Argonne-Nationallabors ein neues festes Material entwickelt.

Es scheint ein ausgezeichneter Leiter von Magnesiumionen zu sein und könnte verwendet werden, um sicherere und effizientere Batterien herzustellen. Lithiumbatterien werden in allen Bereichen verwendet, von Mobiltelefonen bis hin zu Elektroautos, und obwohl das Metall sie gut bedient, gibt es noch viel Raum für Verbesserungen in Bezug auf Effizienz und Preis.

In Experimenten im Kernspinresonanzlabor haben die Forscher gezeigt, dass das neue Material ein hocheffizienter Leiter von Magnesiumionen ist.

Im Gegensatz dazu hat Magnesium eine höhere Energiedichte und mehr Reserven in der Natur, was verspricht, Batterien billiger und einfacher herzustellen. Um Magnesium in einer Batterie zu verwenden, müssen Sie jedoch an Elektrolyten vorbeikommen.

Während sich sowohl Toyota als auch KIT kürzlich auf die Entwicklung besserer flüssiger Elektrolyte konzentriert haben, neigen sie dazu, andere Teile der Batterie zu korrodieren. Also dachten wir uns, warum nicht eine andere Art von Elektrolyt ausprobieren?

"Batterien auf Magnesiumbasis sind eine völlig neue Technologie, die keine guten flüssigen Elektrolyte enthält", sagte GerbrandCeder, Mitautor der Studie. Also dachten wir uns, warum nicht auf einen festen Elektrolyten umsteigen?

Die gute Nachricht ist, dass sie wirklich ein neues Material namens "Selenid-Scandium-Magnesia-Spinell" (Magnesiumscandiumselenidespinel) entwickelt haben. Dieser Festelektrolyt lässt Magnesiumionen leicht durch und ist so leitfähig wie der in einigen Lithiumbatterien verwendete Festelektrolyt.

Erste theoretische Studien hatten gute Ergebnisse vorhergesagt, und um sie zu testen, führte das Team NMR-Spektroskopieexperimente durch. Das Instrument kann erkennen, ob Magnesium- (oder Lithium-) Ionen in das Material eindringen, aber das neue Material ist komplex und weist keine Referenzen auf, was es für sie schwierig macht, die Daten zu interpretieren.

PieremanueleCanepa, der an der Studie gearbeitet hat, sagt, dass die Ergebnisse nur in Kombination mit einer Vielzahl technischer Methoden (Festkörper-NMR und synchrone Messungen an Argonne) zusätzlich zur traditionellen elektrochemischen Charakterisierung sinnvoll sind.

Trotzdem müssen einige Probleme gelöst werden, bevor das neue Material auf Magnesiumbasis zum Bau echter Batterien verwendet werden kann. Zum Beispiel gibt es immer noch eine geringe Menge an elektronischen Leckagen, und die elektronische Mobilität muss verbessert werden. Festkörperbatterien sind jedoch nach kommerzieller Verwendung immer noch viel sicherer als herkömmliche Flüssigelektrolytbatterien.

Details der Studie wurden in einer aktuellen Ausgabe der Zeitschrift NatureCommunications veröffentlicht.

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