Hvad er de alternative materialer, der kan bruges til magnesiumelektrode?

Magnesium er et lovende anodemateriale til genopladelige batterier på grund af dets høje teoretiske kapacitet (2205 mAh/g), lave redoxpotentiale (-2,37 V vs. SHE) og overflod. Brugen af ​​magnesiummetal som anode hindres dog af flere udfordringer, herunder dannelsen af ​​et passiverende lag på elektrodeoverfladen, høj korrosionshastighed og dendritvækst under cykling. For at overvinde disse udfordringer er alternative materialer blevet udforsket som magnesiumelektroder. Her er nogle af alternativerne:

Magnesiumlegeringer: Legering af magnesium med andre elementer kan forbedre dets elektrokemiske ydeevne ved at modificere elektrodens overfladekemi og mikrostruktur. Almindelige legeringselementer omfatter aluminium, zink, calcium og sjældne jordarters metaller. Disse legeringer kan forbedre korrosionsbestandigheden, reducere dannelsen af ​​passiveringslag og forbedre cyklusstabiliteten af ​​magnesiumelektroder.

Magnesiumbaserede kompositmaterialer: Kompositmaterialer bestående af magnesium og andre ledende materialer, såsom kulstof, grafen og metaloxider, er også blevet undersøgt som magnesiumelektroder. Disse kompositter kan forbedre den elektriske ledningsevne, mekaniske styrke og elektrokemiske ydeevne af magnesiumelektroder.

Intermetalliske forbindelser: Intermetalliske forbindelser dannet mellem magnesium og andre metaller, såsom aluminium, zink og titanium, er blevet udforsket som magnesiumelektroder. Disse intermetalliske forbindelser kan udvise forbedrede elektrokemiske egenskaber sammenlignet med rent magnesium, herunder højere kapacitet, bedre cyklusstabilitet og reduceret korrosion.

Materialer af konverteringstype: Materialer af konverteringstypen, såsom metaloxider, sulfider og nitrider, kan anvendes som magnesiumelektroder. Disse materialer gennemgår reversible omdannelsesreaktioner under cykling, der involverer interkalation/deinterkalation af magnesiumioner og omdannelse af elektrodematerialet til forskellige faser. Konverteringselektroder kan give høj kapacitet og god hastighedskapacitet.

Økologiske materialer: Organiske materialer, såsom konjugerede polymerer og små organiske molekyler, er også blevet undersøgt som magnesiumelektroder. Disse materialer kan udvise reversible redoxreaktioner og kan give høj kapacitet og god cyklusstabilitet.

Valget af alternative materialer til magnesiumelektroder afhænger af den specifikke anvendelse og ønskede ydeevneegenskaber. Yderligere forskning og udvikling er nødvendig for at optimere ydeevnen af ​​disse alternative materialer og muliggøre praktisk brug af magnesiumbatterier.