Investigadores de la Universidad de Tohoku han logrado un avance revolucionario en la tecnología de baterías al desarrollar un nuevo material catódico para baterías recargables de magnesio, que permite una carga y descarga eficiente incluso a bajas temperaturas.
Los detalles de los resultados se publicaron en el Journal of Materials Chemistry A.
Los científicos han estudiado materiales llamados DRX, compuestos por diferentes elementos químicos (incluidos litio, cromo, manganeso, hierro, zinc y molibdeno), para su uso como electrodos en baterías a base de magnesio (RMB). Estas baterías tienen varias ventajas potenciales sobre las baterías de iones de litio, pero la investigación aún se encuentra en sus primeras etapas.
Descarga de iones de magnesio de una estructura cristalina de sal.
Uno de los principales problemas fue entender cómo insertar y retirar el magnesio del electrodo de forma reversible (es decir, recargable). Los materiales DRX con estructura salina (similar a la sal gema) han despertado especial interés.
El problema se resolvió siguiendo un conjunto de técnicas avanzadas como:
- Creación de lugares vacíos (vacantes) en la estructura cristalina: Al introducir litio en la composición inicial del DRX, tras su extracción se crean los “lugares vacíos” necesarios para el movimiento del magnesio.
- Controlar el estado de oxidación (la carga) de otros metales: esto es importante para equilibrar las cargas eléctricas durante la inserción y extracción de magnesio.
- Aumento de la difusión de magnesio: la presencia de litio promueve la difusión de iones de magnesio dentro de la estructura.
Este representa el primer uso de óxido de roca como material catódico para RMB. La estrategia de alta entropía empleada por los investigadores permitió que los defectos catiónicos activaran el cátodo de óxido de roca.
Hasta ahora, se requerían altas temperaturas para aumentar la movilidad del Mg en materiales catódicos convencionales, como los que tienen estructura de espinela. El material presentado por investigadores de la Universidad de Tohoku funciona eficientemente a sólo 90°C, lo que demuestra una reducción significativa en la temperatura de funcionamiento requerida y, por lo tanto, convierte al magnesio en un material que puede usarse de manera rentable en el cátodo.
Qué significa esto en la práctica
Tomoya Kawaguchi, profesor del Instituto de Investigación de Materiales (IMR) de la Universidad de Tohoku, destaca las implicaciones más amplias del estudio.
El profesor dijo: “ El litio es escaso y está distribuido de manera desigual, mientras que el magnesio está disponible en abundancia y ofrece una alternativa más sostenible y económica a las baterías de iones de litio. Las baterías de magnesio, con el material catódico recientemente desarrollado, desempeñarán un papel central en varias aplicaciones, incluido el almacenamiento en red, los vehículos eléctricos y los dispositivos electrónicos portátiles, contribuyendo al cambio global hacia la energía renovable y la reducción de la huella de carbono ”.
Además, el magnesio también es mucho más fácil de reciclar y causa muchos menos problemas de contaminación ambiental que el litio. El magnesio, por ejemplo, se encuentra comúnmente en la sal marina.
En última instancia, el descubrimiento representa un importante paso adelante en la búsqueda de soluciones de almacenamiento de energía eficientes y respetuosas con el medio ambiente.
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El artículo Magnesio en lugar de litio: una nueva técnica permitirá tener baterías menos costosas y contaminantes procede de Escenarios Económicos .
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