Tohoku Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Yüksək məhsuldarlıq təhlili. Çılpaq Mg (a) və Mg ərintilərinin örtük/soyma davranışının sxematik təsviri (b). (c) Mg ikili birləşmələrinin yüksək məhsuldarlıqlı skrininqi üçün iş axını. (d) Materials Project verilənlər bazasında X elementi ilə əmələ gələn Mg ikili birləşmələrinin sayı. Yaşıl qutular daha çox sayda sabit intermetallik fazalara malik sistemləri, ağ qutular isə sabit ikinci faza yarada bilməyən sistemləri göstərir. Kredit: ACS Energy Letters (2026). DOI: 10.1021/acsenergylett.6c00909

Müasir dünya görünməz enerji ilə işləyir. Smartfonların, noutbukların və elektrikli nəqliyyat vasitələrinin içərisində gündəlik həyatı səssizcə enerji ilə təmin edən batareyalar gizlənir. Cəmiyyət getdikcə portativ və dayanıqlı enerjidən asılı hala gəldikcə, kompakt və etibarlı batareya texnologiyasının inkişafı dövrümüzün ən vacib texnoloji problemlərindən birinə çevrilib.

Litium-ion batareyaları hazırda batareya sənayesində dominantlıq təşkil edir, lakin təkmilləşdirilmiş təhlükəsizlik, daha aşağı qiymət və daha yüksək enerji sıxlığı təklif edə biləcək alternativlər fəal şəkildə araşdırılır. Bərk vəziyyətdə olan maqnezium batareyaları uzun müddətdir ki, perspektivli yeni nəsil enerji texnologiyası hesab olunur. Lakin bu batareyaların içərisindəki qeyri-sabitlik onların inkişafına əsas maneə olaraq qalır.

Batareya qeyri-sabitliyini üstünlüyə çevirmək

Bu çətinliklərin öhdəsindən gəlmək üçün Tohoku Universitetinin tədqiqat qrupu bərk hallı maqnezium batareyalarını təkmilləşdirmək üçün yeni bir yol hazırlayıb.

Tədqiqat ACS Energy Letters jurnalında dərc olunub .

Bərk elektrolit və elektrod arasındakı səth reaksiyaları adətən zərərli hesab edilsə də, onlar zamanla batareyanın performansını aşağı salır, lakin tədqiqatçılar bərk vəziyyətdə olan maqnezium batareyalarında reaksiyalar diqqətlə idarə olunduğu müddətcə batareyanın səmərəliliyini artırmaq üçün vacib olduğunu aşkar etdilər.

Tohoku Universitetinin Qabaqcıl Material Tədqiqatları İnstitutunun (WPI-AIMR) fəxri professoru Hao Li bildirib ki, “Uzun müddət ərzində səthlərarası reaksiyalardan qaçınmaq lazım olan bir şey kimi qəbul edilirdi. Lakin nəticələrimiz göstərir ki, bu reaksiyalar yatırılmaq əvəzinə diqqətlə idarə edildikdə, bərk hallı maqnezium batareyalarının daha effektiv işləməsinə kömək edə bilər.”MBN ilə Mg və Mg ərinti anodlarının elektrokimyəvi göstəriciləri. (a) Mg və Mg ərintisinin|MBN|SS asimmetrik elementlərinin tsiklik voltampermetriya əyriləri. (b) 0,1-dən 1 mA sm⁻²-ə qədər cərəyan sıxlığında simmetrik elementlərin qalvanostatik dövriyyəsi. (c) 0,1 mA sm⁻²-də simmetrik elementlərdə MBN ilə Mg və beş ərinti anodlarının uzunmüddətli dövriyyə əyriləri. Əlavələrdə seçilmiş müddətlərdə ətraflı soyma/örtük gərginlik platoları göstərilir. Mənbə: ACS Energy Letters (2026). DOI: 10.1021/acsenergylett.6c00909

Sabitlik üçün maqnezium-qalay ərintilərinin mühəndisliyi

Tədqiqatçıların apardıqları tədqiqatda, tədqiqatçılar bu səth reaksiyalarını tarazlaşdıran maqnezium ərinti anodları üçün yeni bir strategiya hazırladılar. Anodun səthini və daxili strukturunu mühəndisliklə təmin etməklə, ümumi sabitliyi artıraraq və daha vahid maqnezium çökmə təbəqəsi yaradaraq, maqnezium ionlarının batareyadan daha səmərəli şəkildə keçməsinə imkan yaratdılar.

Tədqiqatçılar maqneziuma (Mg) qalay (Sn) əlavə etməyə diqqət yetirdilər, çünki onlar birlikdə Mg2Sn adlı sabit bir material əmələ gətirirlər _– batareyanın içərisindəki reaksiyaları tənzimləməyə kömək edən bir faza.

Ən effektiv tərkibi müəyyən etmək üçün komanda müxtəlif ikinci dərəcəli fazalar ehtiva edən bir neçə maqnezium əsaslı ərintiləri sınaqdan keçirdi və batareyanın işləmə şəraitində onların elektrokimyəvi göstəricilərini qiymətləndirdi. Test edilmiş materiallar arasında optimallaşdırılmış maqnezium-qalay ərintisi səthlərarası stabillik, maqnezium-ion daşınması və uzunmüddətli dövriyyə göstəriciləri arasında ən yaxşı balansı nümayiş etdirdi.

Optimallaşdırılmış maqnezium-qalay ərintisi, daha sabit dövriyyə davranışı və elektrod-elektrolit sərhədində maqnezium-ion daşınmasının gücləndirilməsi daxil olmaqla, əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılmış elektrokimyəvi göstəricilər nümayiş etdirdi. Bərk vəziyyətdə olan batareya sınaqlarında Mg-Sn ərintisi 1300 saatdan çox sabit qaldı və təmiz maqneziumdan 400 dəfədən çox daha uzun dövriyyə performansına nail oldu.(a) Mg əsaslı ərinti anodları üçün ΔEfaza, α-Mg fraksiyası, Eint, ipeak və dövr müddəti arasındakı korrelyasiya. Qabarcıq ölçüsü dövr müddətini, rəng isə ipeak-ı əks etdirir. (b) (a)-da göstərilən korrelyasiya xəritəsinin yuxarıdan görünüş proyeksiyası. Mg anod (c) və Mg20Sn ərinti anod (d) üçün SEI təkamülünün və Mg çökmə davranışının sxematik təsvirləri. Kredit: ACS Energy Letters (2026). DOI: 10.1021/acsenergylett.6c00909

İllərdir bərk vəziyyətdə olan maqnezium batareyalarının içərisindəki səth reaksiyaları onların fəaliyyətini məhdudlaşdıran əsas problem kimi qəbul edilirdi. Lakin tədqiqatçıların tapıntıları göstərir ki, diqqətlə idarə edildikdə, eyni reaksiyalar həllin bir hissəsinə çevrilə bilər. Tədqiqat batareya interfeyslərini dizayn edərkən kimyəvi reaksiyaların və ion daşınmasının birlikdə balanslaşdırılmasının vacibliyini vurğulayır.

Sahənin ən böyük çətinliklərindən birini funksional üstünlüyə çevirməklə, tədqiqat daha uzunömürlü enerji saxlama sistemlərinin dizaynı üçün yeni bir istiqamət açır.