Магний - новый материал для аккумуляторов

Израильские ученые сообщили об изобретении нового типа аккумуляторных батарей. В этих батареях используется магний, что поможет решить многие экологические проблемы, связанные с использованием токсичных свинца и кадмия. Магний имеет и другие преимущества по сравнению с традиционно используемыми в этой сфере металлами. Он имеет малую плотность, но, в отличие от еще более легкого лития, этот металл недорогой и очень распространенный (магний занимает седьмое место по распространенности в земной коре). Магний может стать идеальным вариантом для использования в аккумуляторах.

Исследователям из университета в Рамат-Гане впервые удалось получить работающий прототип нового аккумулятора, хотя опыты в этом направлении начались более двадцати лет назад. Магниевый аккумулятор выдает напряжение в 0,9-1,2 вольта (почти как в случае никель-кадмиевого аккумулятора). Аккумуляторы могут без потери емкости выдерживать многократные циклы зарядки и разрядки.

Поначалу израильские ученые попытались использовать анод из чистого магния, но это слишком хрупкий металл для того, чтобы из него можно было изготавливать тонкие пластины, поэтому в дальнейшем был разработан другой вариант - использование сплава магния, в котором содержится 3% алюминия и 1% цинка. Катодом должен служить материал, в котором имеются щели, размер которых соответствует диаметру ионов магния (аналогичным образом был подобран материал катода и для литиевых батарей). После долгих поисков остановились на сульфиде молибдена, в кристаллическую решетку которого внедрены атомы меди. Ученым удалось заменить атомы меди на атомы магния путем проведения ряда химических реакций. Внедренные таким образом атомы магния могут свободно покидать кристаллическую решетку и снова занимать в ней вакантные места.

Наконец, важным элементом новой разработки является электролит на основе полимерного геля, в котором также содержится органическая жидкость и специальное вещество, помогающее удерживать ионы магния.

Источник: по материалам журнала Nature и издания Advanced Materials.