Магниевая батарея

Магниевые батареи используются — это батареи, в которых катионы магния в качестве носителей заряда и, возможно, в аноде в гальванических элементах . как неперезаряжаемых первичных элементов , так и перезаряжаемых вторичных элементов Был исследован химический состав . Первичные магниевые батареи поступили в продажу и нашли применение в качестве резервных батарей и батарей общего назначения.

Магниевые аккумуляторные батареи являются активной темой исследований как возможная замена или улучшение химического состава литий-ионных батарей в определенных приложениях. Существенным преимуществом магниевых элементов является использование твердого магниевого анода, обеспечивающего более высокую плотность энергии , чем у литиевых батарей. Исследованы аноды вставного типа («ионы магния»).

Первичные клетки

Первичные магниевые элементы разрабатываются с начала 20 века. В аноде они используют преимущества низкой стабильности и высокой энергии металлического магния, связь которого слабее более чем на 250 кДж/моль по сравнению с железом и большинством других переходных металлов, которые прочно связываются через свои частично заполненные d-орбитали. ряд химических свойств типов резервных батарей Был изучен с катодными материалами, включая хлорид серебра , хлорид меди (I) , хлорид палладия (II) , йодид меди (I) , тиоцианат меди (I) , диоксид марганца и воздух (кислород). . ^{[ 1 ]} Например, к 1943 году активируемая водой резервная батарея из хлорида серебра и магния стала коммерчески доступной. ^{[ 2 ]}

Сухие магниевые батареи типа BA-4386 были полностью коммерциализированы, а стоимость единицы продукции приблизилась к стоимости цинковых батарей. По сравнению с эквивалентными цинк-углеродными элементами они имели большую емкость по объему и более длительный срок хранения. BA-4386 широко использовался военными США с 1968 по 1984 год, когда он был заменен литий-тионилхлоридной батареей . ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Магниево-воздушная батарея имеет теоретическое рабочее напряжение 3,1 В и плотность энергии 6,8 кВтч/кг. General Electric произвела магниево-воздушную батарею, работающую в нейтральном растворе NaCl , еще в 1960-х годах. Магниево-воздушная батарея представляет собой первичный элемент, но ее можно «дозаправлять» путем замены анода и электролита. Некоторые первичные магниевые батареи находят применение в качестве наземных резервных систем, а также подводных источников энергии, используя морскую воду в качестве электролита. ^{[ 5 ]} В торпеде Mark 44 используется магниевая батарея, активируемая водой.

Вторичные клетки

Обзор

Вторичные магниево-ионные батареи используют обратимый поток Mg. ²⁺ ионы. Они являются кандидатами на улучшение технологий литий-ионных аккумуляторов в определенных приложениях. Теоретическая плотность энергии на единицу массы магния вдвое меньше, чем у лития (18,8 МДж/кг (~ 2205 мАч/г) против 42,3 МДж/кг), но объемная плотность энергии примерно на 50 % выше (32,731 ГДж/м). ³ (3833 мАч/мл) против 22,569 ГДж/м ³ (2046 мАч/мл). ^{[ 6 ]} Магниевые аноды не образуют дендритов , хотя и только в некоторых неводных растворителях и при плотностях тока ниже ок. 1 мА/см ². ^{[ 7 ]} Это позволяет использовать металлический магний без интеркаляционного соединения на аноде. ^{[ примечание 1 ]} таким образом увеличивая теоретическую максимальную относительную объемную плотность энергии примерно в 5 раз по сравнению с графитовым электродом. ^{[ 10 ]} Моделирование и анализ элементов показывают, что батареи на основе магния могут иметь ценовое преимущество из-за относительного изобилия магния и простоты его добычи. ^{[ 8 ]}^{[ 7 ]}

К 1990-м годам были признаны применения катодных материалов V ₂ O ₅ , TiS ₂ или Ti ₂ S ₄ и магниевых анодов. Однако нестабильность разрядного состояния и неуверенность в роли воды в электролите ограничивали прогресс. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} В 2000 году израильские исследователи сообщили о нанесении магниевого покрытия без дендритов в электролитах AlCl ₃ -эфир с очень высоким значением (> 2 В по сравнению с Mg/Mg). ²⁺) предел стабильности анодного напряжения. ^{[ 13 ]} низковольтный (и довольно дорогой) анодный материал (шеврельного типа Mo ₆ S _{8 ).}Однако в этой работе для Mg использовался ²⁺ интеркаляция. Несмотря на исследования, последовавшие за этим открытием, все попытки разработать высоковольтный источник Mg ²⁺ интеркаляционный анод для хлоралюминатных (и родственных) электролитов вышел из строя. ^{[ 14 ]} Электрохимический магний ²⁺ хорошо известно интеркалирование во многие твердые материалы, например, из водных электролитов. Проблема состоит в том, чтобы найти анодные материалы, которые демонстрируют интеркаляцию из тех же растворов, которые демонстрируют обратимое металлическое покрытие Mg.

В отличие от Mg-металлических батарей, в Mg-ионных батареях используется не металлический магниевый анод, а твердый материал, способный интеркалировать Mg. ²⁺ ионы. В таких батареях обычно используется водный или другой полярный электролит. ^{[ 15 ]} Коммерчески жизнеспособная/конкурентная рыночная ниша для Mg-ионных аккумуляторов не определена.

Исследовать

Аноды и электролиты

Ключевым недостатком магниевых анодов является склонность к образованию пассивирующего (непроводящего) поверхностного слоя при перезарядке. ^{[ 16 ]} Считалось, что пассивирующий слой образуется в результате разложения электролита во время ионного восстановления. Было обнаружено, что обычные противоионы, такие как перхлорат и тетрафторборат, способствуют пассивации, как и некоторые распространенные полярные апротонные растворители, такие как карбонаты и нитрилы . ^{[ 17 ]} Пассивирующий слой мотивирует использование интерметаллидов магния в качестве анодных материалов, поскольку их более низкая реакционная способность с обычными электролитами делает их менее склонными к пассивации. Это особенно справедливо для интерметаллического соединения Mg ₃ Bi ₂ , которое представляет собой разновидность магниевого вводящего электрода, основанного на обратимом внедрении металлического магния в соединение-хозяин. ^{[ 18 ]} Помимо висмута, олово и сурьма . в составных вставных электродах используются ^{[ 19 ]} Они предотвращают пассивацию поверхности анода, но страдают от разрушения анода из-за объемных изменений, а также медленной кинетики внедрения. Примеры типов вставных анодов включают циклическое переключение между элементарным Sn и Mg ₂ Sn. ^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}^{[ 22 ]}

Гриньяра электролиты на основе Было показано, что эфирные не пассивируют. ^{[ 23 ]} магния Органобораты подверглись гальванопокрытию без пассивации. Mg(BPh ₂ Bu ₂ ) ₂ использовался в первой перезаряжаемой магниевой батарее, но его полезность была ограничена электрохимическим окислением (т.е. низким анодным пределом окна напряжения). ^{[ 24 ]} Другие исследованные электролиты включают борогидриды , феноляты , алкоксиды , комплексы на основе амидов (например, на основе гексаметилдисилазана ), соли карборана Mg(BH ₄ )(NH ₂ , фторированные алкоксибораты, твердотельный электролит _{) и гелевые полимеры, содержащие Mg(AlCl 2} EtBu). ₂ в тетраглиме / ПВДФ . ^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}

Интерес к магниево-металлическим батареям начался в 2000 году, когда израильская группа сообщила об обратимом магниевом покрытии из смешанных растворов хлорида магния и хлорида алюминия в эфирах, таких как ТГФ . ^{[ 27 ]}^{[ 28 ]} Основным преимуществом этого электролита является значительно больший положительный предел окна напряжения (более высокое напряжение). С тех пор сообщалось о других солях Mg, менее коррозионных, чем хлорид. ^{[ 29 ]}

Одним из недостатков по сравнению с литием является более высокий заряд магния (+2) в растворе, что имеет тенденцию к увеличению вязкости и снижению подвижности. ^{[ 30 ]} В растворе может существовать ряд частиц в зависимости от противоионов/комплексообразователей – они часто включают однозарядные частицы (например, MgCl ⁺ в присутствии хлорида) – хотя димеры часто образуются _{(например, Mg 2} Cl ₃⁺). ^{[ 31 ]} Движение в решетки-матрицы катода проблематично медленное. ^{[ 32 ]}

В 2018 году электролит, не содержащий хлоридов, вместе с полимерным катодом на основе хинона продемонстрировали многообещающие характеристики: мощность до 243 Втч (870 кДж) кг. ^-1 удельная энергия до 3,4 кВт/кг , удельная мощность и сохранение до 87% при 2500 циклах. Утверждалось, что отсутствие хлорида в электролите улучшает кинетику ионов и уменьшает количество необходимого электролита, повышая производительность. ^{[ 33 ]}

Одним из многообещающих подходов является комбинация магниевого анода с серо-углеродным катодом. ^{[ 34 ]} Необходим ненуклеофильный электролит, который не превращает серу в сульфид только за счет своих восстановительных свойств. Такие электролиты были разработаны на основе хлорсодержащих ^{[ 35 ]}^{[ 36 ]}^{[ 37 ]} и бесхлорные комплексные соли. ^{[ 26 ]} Электролит представляет собой соль Mg, содержащую катион Mg и две бор-гексафторизопропилатные группы в качестве анионов. Эту систему легко синтезировать, она демонстрирует ионную проводимость, аналогичную литий-ионным элементам, окно электрохимической стабильности составляет до 4,5 В, она стабильна на воздухе и пригодна для использования в растворителях. ^{[ 38 ]}

В другом подходе использовался водный электролит (что исключает риск возгорания/взрыва). В конструкции использовались многоразовые материалы, а части батареи были покрыты висмутом и оксидом висмута , чтобы предотвратить образование дендритов, при этом достигая плотности энергии 75 Втч/кг. ^{[ 39 ]}

Независимо от этого квазитвердотельная батарея достигла напряжения 2,4 В и плотности энергии 264 Вт·ч кг⁻¹. ^{[ 39 ]}

Катодные материалы

Было исследовано множество катодных соединений. Исследованные материалы включают дисульфид циркония , оксид кобальта (II,III) , диселенид вольфрама , пентоксид ванадия и ванадат . на основе кобальта Шпинели показали худшую кинетику при введении магния по сравнению с их поведением при введении лития. ^{[ 8 ]}^{[ 1 ]} В 2000 году шеврельная фазовая форма Mo ₆ S ₈ показала пригодность в качестве катода, выдержав 2000 циклов при 100% разряде с 15% потерями; недостатками были плохие характеристики при низких температурах (пониженная подвижность магния, компенсируемая заменой селена), а также низкое напряжение (около 1,2 В) и низкая плотность энергии (110 мАч/г). ^{[ 8 ]} Катод из дисульфида молибдена достигал напряжения 1,8 В и 170 мАч/г. Сульфиды переходных металлов являются перспективными кандидатами на катоды. ^{[ 40 ]} гибридном магниевом элементе, использующем смешанный электролит магния и натрия с введением натрия в нанокристаллический катод из дисульфида железа (II) . В 2015 году сообщалось о ^{[ 41 ]}

Катоды из диоксида марганца показали хорошие свойства, но ухудшились при циклировании. ^{[ 42 ]} Шпинели электрохимически активны в конфигурации ионов Mg с использованием адсорбционного анода на основе углерода. Материалы с ионами магния высокого напряжения, включая MgMn ₂ O ₄ , MgV ₂ O ₄ и MgCr ₂ O ₄ , были изучены для понимания путей диффузии. ^{[ 43 ]}^{[ 44 ]} другой тип каркасной структуры, названный («постшпинели» с прототипной формулой CaFe ₂ O _{4 ).}Изучен ^{[ 45 ]}

В 2014 году сообщалось о перезаряжаемой магниевой батарее (конверсионного типа), использующей ионообменный катод MgFeSiO оливинового типа ₄ с электролитом бис(трифторметилсульфонил)имид/триглим – емкость ячейки составила 300 мАч/г при напряжении 2,4 В. ^{[ 46 ]} MgMnSiO ₄ исследовался как потенциальный магний. ²⁺ вставной катод. ^{[ 47 ]}

Были исследованы катодные материалы, отличные от неорганических типов оксидов/сульфидов металлов. о катоде на основе полимера, включающего антрахинон ; в 2015 г. сообщалось ^{[ 48 ]} Были исследованы другие органические и органополимерные катодные материалы, способные вступать в окислительно-восстановительные реакции, такие как поли-2,2'-дитиодианилин. ^{[ 49 ]} Катоды на основе хинонов сформировали катод магниевой батареи с высокой плотностью энергии, о которой исследователи сообщили в 2019 году. ^{[ 33 ]}

В 2016 году сообщалось, что пористый комбинированный углеродно-йодный катод является потенциальной альтернативой Mg. ²⁺ вставные катоды — химический состав заявлен как потенциально подходящий для проточных перезаряжаемых батарей . ^{[ 50 ]}

Видеть

Примечания

^ Требование о вставке «металлического» лития значительно снижает плотность энергии литий-ионной батареи по сравнению с металлической литиевой батареей, т.е. 372 мАч/г против 3862 мАч/г (или 837 мАч/см3 против 2061 мАч/см3). ) для лития/графита (как LiC ₆ ) по сравнению с металлическим Li. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Мохтади и Мизуно 2014 , §3.
^ Блейк, Иван К. (август 1952 г.), «Хлоридсеребряно-магниевая резервная батарея», Журнал Электрохимического общества , 99 (8): 202C, doi : 10.1149/1.2779735
^ Кромптон, Томас Рой (2000), Справочник по батареям , §39
^ Управление Счетной палаты правительства США (26 сентября 1985 г.), Закупка батарей в армии: магний против лития , Счетная палата правительства США
^ Чжан, Тяньрань; Тао, Чжаньлян; Чен, Джун (март 2014 г.), «Магниево-воздушные батареи: от принципа к применению» , Materials Horizons , 1 (2): 196–206, doi : 10.1039/c3mh00059a
^ Ионно-магниевые аккумуляторные батареи на основе наноструктурированных дисульфид вольфрамовых катодов, 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Мохтади и Мизуно 2014 , стр.1292, столбец 2.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Гербранд Седер, Пьеремануэле Канепа (февраль 2017 г.), «Одиссея многовалентных катодных материалов: открытые вопросы и будущие вызовы» (PDF) , Chemical Reviews , 117 (5): 4287–4341, doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00614 , PMID 28269988
^ Мохтади и Мизуно 2014 , стр.1292, столбец 1.
^ Орикаса и др. 2014 , Введение.
^ Новак, Петр; Шкловер, В.; Неспер, Р. (1994). «Внедрение магния в оксиды ванадия: структурное исследование» . Журнал физической химии . 185 : 51–68. дои : 10.1524/zpch.1994.185.part_1.051 . S2CID 101615877 .
^ Брюс, Питер; Крок, Ф.; Новински, Ян; Гибсон, Вернон; Тавваколи, К (1991). «Химическая интеркаляция магния в твердые хозяева». Журнал химии материалов . 1 (4): 705–706. дои : 10.1039/JM9910100705 .
^ Аурбах, Дорон; Лу, З.; Шектер, А.; Гизбар, Х; Тургеман Р.; Коэн, Ю.; Москович, М.; Леви, Э. (2000). «Прототип системы для перезаряжаемых магниевых батарей». Природа . 407 (6805): 724–727. Бибкод : 2000Natur.407..724A . дои : 10.1038/35037553 . ПМИД 11048714 . S2CID 4394214 .
^ Белла, Федерико; и др. (2021). «Обзор анодов для магниевых батарей: проблемы на пути к многообещающему решению для хранения возобновляемых источников энергии» . Наноматериалы . 11 (3): 810. дои : 10.3390/nano11030810 . ПМК 8004101 . ПМИД 33809914 .
^ Белла, Федерико, Стефано Де Лука, Лючия Фаджолари, Даниэле Версачи, Джулия Амичи, Карлотта Франсия и Сильвия Бодоардо. 2021. «Обзор анодов для магниевых батарей: проблемы на пути к перспективному решению для хранения возобновляемых источников энергии» Наноматериалы 11, вып. 3: 810. https://doi.org/10.3390/nano11030810
^ Букур, Клаудиу Б.; Грегори, Томас; Оливер, Аллен Г.; Малдун, Джон (2015), «Исповедь магниевой батареи», J. Phys. хим. Летт. , 6 (18): 3578–3591, doi : 10.1021/acs.jpclett.5b01219 , PMID 26722727
^ Мохтади и Мизуно 2014 , § 1.1.
^ Компьютерное исследование анодов Mg3Bi2. Chemical Physics Letters 2022.
^ Мохтади и Мизуно 2014 , §1.2.
^ Сингх, Н; Артур, Тимоти С.; Линг, К.; Мацуи, М.; Мизуно, Ф. (2013). «Оловянный анод с высокой плотностью энергии для перезаряжаемых магниево-ионных батарей». Химические коммуникации . 49 (2): 149–151. дои : 10.1039/c2cc34673g . ПМИД 23168386 . S2CID 13471874 .
^ Нгуен, Д.-Т.; Сонг, С.-В. (2016). «Характеристики хранения магния и поведение образования поверхностной пленки оловянного анодного материала». ХимЭлектроХим . 3 (11): 1813–1819. дои : 10.1002/celc.201600400 .
^ Нгуен, Д.-Т.; Сонг, С.-В. (2017). «Станнид магния как анодный материал высокой емкости для магниево-ионных аккумуляторов». Журнал источников энергии . 368 : 11–17. дои : 10.1016/j.jpowsour.2017.09.054 .
^ Мохтади и Мизуно 2014 , §2; Рис.1, стр.1293.
^ Мохтади и Мизуно 2014 , §2.
^ Мохтади и Мизуно, 2014 , Таблица 1, стр.1298.
^ Jump up to: ^а ^б Чжао-Каргер, Жижун; Бардаджи, Мария Элиза Хиль; Фур, Олаф; Фихтнер, Максимилиан (2017). «Новый класс некоррозионных высокоэффективных электролитов для перезаряжаемых магниевых батарей». Журнал химии материалов А. 5 (22): 10815–10820. дои : 10.1039/C7TA02237A . ISSN 2050-7496 . S2CID 99093669 .
^ Аурбах, Д.; Лу, З.; Шехтер, А.; Гофер, Ю.; Гизбар, Х.; Тургеман Р.; Коэн, Ю.; Мошкович, М.; Леви, Э. (2000). «Прототип системы для перезаряжаемых магниевых батарей». Природа . 407 (6805): 724–727. Бибкод : 2000Natur.407..724A . дои : 10.1038/35037553 . ПМИД 11048714 . S2CID 4394214 .
^ Mohtadi & Mizuno 2014 , §2 «В начале 2000 года Аурбах и др. сообщили о прорыве, который заключался в получении электролита с более высокой окислительной стабильностью (2,5 В по сравнению с Mg), чем органобораты (1,9 В по сравнению с Mg для Mg(BPh2Bu2)2». ) путем объединения реактива Гриньяра с кислотами Льюиса на основе алюминия» . стр.1296, кол.2.
^ Мохтади и Мизуно 2014 , §2.1.
^ Ван Ноорден, Ричард (5 марта 2014 г.), «Революция аккумуляторных батарей: лучшая батарея» , www.nature.com , vol. 507, нет. 7490, стр. 26–28, Бибкод : 2014Natur.507...26V , doi : 10.1038/507026a , PMID 24598624
^ Мохтади и Мизуно 2014 , §2.1.5.
^ Мизуно, Фуминори; Сингх, Нихилендра; Артур, Тимоти С.; Фэнсон, Пол Т.; Раманатан, Майанди; Бенмайза, Аадил; Пракаш, Джай; Лю, И-Шэн; Глан, Пер-Андерс; Го, Цзинхуа (11 ноября 2014 г.), «Понимание и решение проблем, связанных с интерфейсами электрод/электролит в перезаряжаемых магниевых батареях», Front. Энергия Рез. , 2 , дои : 10.3389/fenrg.2014.00046
^ Jump up to: ^а ^б Донг, Хуэй; Лян, Яньлян; Тутусаус, Оскар; Чжан, Е; Хао, Фанг; Яо, Ян; Мохтади, Рана (20 марта 2019 г.), «Направление химии накопления магния в органических полимерах к высокоэнергетическим магниевым батареям», Joule , 3 (3): 782–793, doi : 10.1016/j.joule.2018.11.022
^ Чжао-Каргер, Жижун; Фихтнер, Максимилиан (2019). «Не только интеркаляционная химия для магниевых аккумуляторных батарей: краткий обзор и перспективы» . Границы в химии . 6 : 656. дои : 10.3389/fchem.2018.00656 . ISSN 2296-2646 . ПМК 6341060 . ПМИД 30697538 .
^ Ким, Хи Су; Артур, Тимоти С.; Оллред, Гэри Д.; Заичек, Ярослав; Ньюман, Джон Г.; Роднянский Александр Евгеньевич; Оливер, Аллен Г.; Боггесс, Уильям К.; Малдун, Джон (9 августа 2011 г.). «Структура и совместимость магниевого электролита с серным катодом» . Природные коммуникации . 2 (1): 427. Бибкод : 2011NatCo...2..427K . дои : 10.1038/ncomms1435 . ISSN 2041-1723 . ПМК 3266610 . ПМИД 21829189 .
^ Чжао-Каргер, Жижун; Чжао, Сянъюй; Фур, Олаф; Фихтнер, Максимилиан (28 августа 2013 г.). «Безнуклеофильные электролиты на основе бисамида для магниевых аккумуляторных батарей» . РСК Прогресс . 3 (37): 16330–16335. Бибкод : 2013RSCAd...316330Z . дои : 10.1039/C3RA43206H . ISSN 2046-2069 .
^ Чжао-Каргер, Жижун; Чжао, Сянъюй; Ван, Ди; Димант, Томас; Бем, Р. Юрген; Фихтнер, Максимилиан (2015). «Повышение производительности серно-магниевых батарей с модифицированными ненуклеофильными электролитами». Передовые энергетические материалы . 5 (3): 1401155. doi : 10.1002/aenm.201401155 . ISSN 1614-6840 . S2CID 96659406 .
^ Чжао-Каргер, Жижун; Лю, Рунью; Дай, Вэньсюй; Ли, Женью; Димант, Томас; Винайан, Б.П.; Бонатто Минелла, Кристиан; Ю, Синвэнь; Мантирам, Арумугам; Бем, Р. Юрген; Рубен, Марио (10 августа 2018 г.). «На пути к высокообратимым магниево-серным батареям с эффективным и практичным электролитом Mg[B(hfip)4]2». Энергетические письма ACS . 3 (8): 2005–2013. doi : 10.1021/acsenergylett.8b01061 . S2CID 105109724 .
^ Jump up to: ^а ^б Кейси, Тина (22 февраля 2024 г.). «Магниевые батарейки начинают раскрывать свои секреты» . ЧистаяТехника . Проверено 26 февраля 2024 г.
^ Мохтади и Мизуно 2014 , §3.3.
^ Walter, Marc; Кравчик, Костиантин V.; Ibáñez, Maria; Ковальенко, Максим В. (2015), "Эффективный и неуязвимый Sodium-Magnesium Hybrid Battery", Chem. Матер. , 27 (21): 7452–7458, doi : 10.1021/acs.chemmater.5b03531
^ Мохтади и Мизуно 2014 , §3.4.
^ Бэйлисс, Р.; Ключ, Барис; Гаутам, Г.С.; Канепа, П.; Квон, Би Джей; Лапид, Савл; Доган, Ф.; Адиль А.А.; Липтон, А.; Бейкер, П.Дж.; Седер, Г.; Воги, Дж.; Кабана, Дж. (2020), «Исследование миграции магния в оксидах шпинели» , Химия материалов , 32 (2): 663–670, doi : 10.1021/acs.chemmater.9b02450 , S2CID 214407047
^ Квон, Боб Джин; Инь, Лян; Пак, Хэсон; Параджули, Пракаш; Кумар, Хагеш; Ким, Санхён; Ян, Мэнси; Мерфи, Меган; Заполь, Питер; Ляо, Чен; Фистер, Тимоти Т.; Кли, Роберт Ф.; Кабана, Хорди; Воги, Джон Т.; Лапид, Саул Х.; Ключ, Барис (11 августа 2020 г.). «Катод высоковольтной магниево-ионной батареи на основе твердого раствора оксида хром-марганцевой шпинели» . Химия материалов . 32 (15): 6577–6587. doi : 10.1021/acs.chemmater.0c01988 . ОСТИ 1756770 . S2CID 225363993 .
^ Хэнкок, Дж.; Гриффит, К.Дж.; Чой, Ю.; Бартель, К.; Лапидус, С.; Воги, Дж.; Седер, Г.; Поппельмайер, К. (2022), «Расширение фазового пространства при окружающем давлении натриевых постшпинельных соединений типа CaFe2O4 «хозяин-гость», ACS Org. Неорг. Au , 8 : 8–22, doi : 10.1021/acsorginorgau.1c00019 , PMC 9954301 , S2CID 239241672
^ Орикаса и др. 2014 .
^ НуЛи, Янна; Ян, Цзюнь; Ван, Цзюлин; Ли, Юн (2009), «Электрохимическая интеркаляция Mg2+ в силикат магния и марганца и его применение в качестве катода высокоэнергетической перезаряжаемой магниевой батареи», J. Phys. хим. C , 113 (28): 12594–12597, doi : 10.1021/jp903188b
^ Битенц, Ян; Пирнат, Клемен; Банчич, Таня; Габершек, Миран; Дженорио, Боштян; Рэндон-Витанова, Анна; Доминко, Роберт (21 декабря 2015 г.), «Полимер на основе антрахинона в качестве катода в перезаряжаемых магниевых батареях», ChemSusChem , 8 (24): 4128–4132, doi : 10.1002/cssc.201500910 , PMID 26610185
^ Чжан, Чжэнчэн; Чжан, Шэн Шуй, ред. (2015), «Аккумуляторные батареи: материалы, технологии и новые тенденции» , «Зеленая энергия и технологии» : 629, doi : 10.1007/978-3-319-15458-9 , ISBN 978-3-319-15457-2
^ Тянь, Хуацзюнь; Ли, Сяоган; Ван, Сивэнь; Фань, Сюлин; Суо, Люминь; Хань, Ван, Чуньшэн. , «Химический состав перезаряжаемых магниево-йодных аккумуляторов большой мощности», Nature Communications , 8 (14083 (2017)): 14083, Bibcode : 2017NatCo...814083T , doi : 10.1038/ncomms14083 , PMC 5234091 , PMID 28071666

Источники

Мохтади, Рана; Мизуно, Фуминори (2014), «Магниевые батареи: современное состояние, проблемы и перспективы на будущее», Бейльштейн Дж. Нанотехнологии. , 5 : 1291–1311, doi : 10.3762/bjnano.5.143 , PMC 4168907 , PMID 25247113
Орикаса, Титус; Кояма, Мори, Хаттори, Масаси, Кентаро; Хуан, Минато, Такетоши; Ким, Кобаяши, Ёдзи; Абэ, Такеши; Кагеяма, Хироши; Утимото, Ёсихару (2014), «Высокая плотность энергии». перезаряжаемая магниевая батарея с использованием земных и нетоксичных элементов», Scientific Reports , 4 : 5622, Bibcode : 2014NatSR...4E5622O , doi : 10.1038/srep05622 , PMC 4092329 , PMID 25011939
Лин, Чен; Мизуно, Фуминори (2013). «Фазовая стабильность постшпинельного соединения AMn2O4 (A = Li, Na или Mg) и его применение в качестве катода аккумуляторной батареи» . хим. Мэтр . 25 (15): 3062–3071. дои : 10.1021/cm401250c .
Ким, Чунджун; Филлипс, Патрик Дж.; Ключ, Барис; Йи, Танхун; Нордлунд, Деннис; Ю, Ён-Санг; Бэйлисс, Райан Д.; Хан, Санг-Дон; Он, Мейнан; Чжан, Чжэнчэн; Баррелл, Энтони К.; Кли, Роберт Ф.; Кабана, Хорди (10 июня 2015 г.). «Прямое наблюдение обратимой интеркаляции ионов магния в оксид шпинели-хозяина». Продвинутые материалы . 27 (22): 3377–3384. Бибкод : 2015AdM....27.3377K . дои : 10.1002/adma.201500083 . ПМИД 25882455 . S2CID 42329445 .
Лю, Мяо; Ронг, Цзыцинь; Малик, Рахул; Канепа, Пьеремануэле; Джайн, Анубхав; Седер, Гербранд; Перссон, Кристин А. (2015). «Соединения шпинели в качестве катодов для многовалентных батарей: систематическая оценка, основанная на расчетах ab initio» . Энергетическая среда. Наука . 8 (3): 964–974. дои : 10.1039/C4EE03389B .
Лин, Чен; Чжан, Жуйган; Артур, Тимоти С.; Мизуно, Фуминори (2015). «Насколько распространена реакция конверсии в катоде магниевой батареи: пример магнезирования a-MnO2». хим. Мэтр . 27 (16): 5799–5807. doi : 10.1021/acs.chemmater.5b02488 .

[10] Требование о вставке «металлического» лития значительно снижает плотность энергии литий-ионной батареи по сравнению с металлической литиевой батареей, т.е. 372 мАч/г против 3862 мАч/г (или 837 мАч/см3 против 2061 мАч/см3). ) для лития/графита (как LiC ₆ ) по сравнению с металлическим Li. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§3-1] Jump up to: ^а ^б Мохтади и Мизуно 2014 , §3.

[agcl-2] Блейк, Иван К. (август 1952 г.), «Хлоридсеребряно-магниевая резервная батарея», Журнал Электрохимического общества , 99 (8): 202C, doi : 10.1149/1.2779735

[army1-3] Кромптон, Томас Рой (2000), Справочник по батареям , §39

[army2-4] Управление Счетной палаты правительства США (26 сентября 1985 г.), Закупка батарей в армии: магний против лития , Счетная палата правительства США

[air1-5] Чжан, Тяньрань; Тао, Чжаньлян; Чен, Джун (март 2014 г.), «Магниево-воздушные батареи: от принципа к применению» , Materials Horizons , 1 (2): 196–206, doi : 10.1039/c3mh00059a

[6] Ионно-магниевые аккумуляторные батареи на основе наноструктурированных дисульфид вольфрамовых катодов, 2022 г.

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014p.1292,_col.2-7] Jump up to: ^а ^б Мохтади и Мизуно 2014 , стр.1292, столбец 2.

[Odysseyreview-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Гербранд Седер, Пьеремануэле Канепа (февраль 2017 г.), «Одиссея многовалентных катодных материалов: открытые вопросы и будущие вызовы» (PDF) , Chemical Reviews , 117 (5): 4287–4341, doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00614 , PMID 28269988

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014p.1292,_col.1-9] Мохтади и Мизуно 2014 , стр.1292, столбец 1.

[FOOTNOTEOrikasa_et_al2014Introduction-11] Орикаса и др. 2014 , Введение.

[12] Новак, Петр; Шкловер, В.; Неспер, Р. (1994). «Внедрение магния в оксиды ванадия: структурное исследование» . Журнал физической химии . 185 : 51–68. дои : 10.1524/zpch.1994.185.part_1.051 . S2CID 101615877 .

[13] Брюс, Питер; Крок, Ф.; Новински, Ян; Гибсон, Вернон; Тавваколи, К (1991). «Химическая интеркаляция магния в твердые хозяева». Журнал химии материалов . 1 (4): 705–706. дои : 10.1039/JM9910100705 .

[14] Аурбах, Дорон; Лу, З.; Шектер, А.; Гизбар, Х; Тургеман Р.; Коэн, Ю.; Москович, М.; Леви, Э. (2000). «Прототип системы для перезаряжаемых магниевых батарей». Природа . 407 (6805): 724–727. Бибкод : 2000Natur.407..724A . дои : 10.1038/35037553 . ПМИД 11048714 . S2CID 4394214 .

[15] Белла, Федерико; и др. (2021). «Обзор анодов для магниевых батарей: проблемы на пути к многообещающему решению для хранения возобновляемых источников энергии» . Наноматериалы . 11 (3): 810. дои : 10.3390/nano11030810 . ПМК 8004101 . ПМИД 33809914 .

[16] Белла, Федерико, Стефано Де Лука, Лючия Фаджолари, Даниэле Версачи, Джулия Амичи, Карлотта Франсия и Сильвия Бодоардо. 2021. «Обзор анодов для магниевых батарей: проблемы на пути к перспективному решению для хранения возобновляемых источников энергии» Наноматериалы 11, вып. 3: 810. https://doi.org/10.3390/nano11030810

[con1-17] Букур, Клаудиу Б.; Грегори, Томас; Оливер, Аллен Г.; Малдун, Джон (2015), «Исповедь магниевой батареи», J. Phys. хим. Летт. , 6 (18): 3578–3591, doi : 10.1021/acs.jpclett.5b01219 , PMID 26722727

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§_1.1-18] Мохтади и Мизуно 2014 , § 1.1.

[19] Компьютерное исследование анодов Mg3Bi2. Chemical Physics Letters 2022.

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§1.2-20] Мохтади и Мизуно 2014 , §1.2.

[21] Сингх, Н; Артур, Тимоти С.; Линг, К.; Мацуи, М.; Мизуно, Ф. (2013). «Оловянный анод с высокой плотностью энергии для перезаряжаемых магниево-ионных батарей». Химические коммуникации . 49 (2): 149–151. дои : 10.1039/c2cc34673g . ПМИД 23168386 . S2CID 13471874 .

[22] Нгуен, Д.-Т.; Сонг, С.-В. (2016). «Характеристики хранения магния и поведение образования поверхностной пленки оловянного анодного материала». ХимЭлектроХим . 3 (11): 1813–1819. дои : 10.1002/celc.201600400 .

[23] Нгуен, Д.-Т.; Сонг, С.-В. (2017). «Станнид магния как анодный материал высокой емкости для магниево-ионных аккумуляторов». Журнал источников энергии . 368 : 11–17. дои : 10.1016/j.jpowsour.2017.09.054 .

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§2;_Fig.1,_p.1293-24] Мохтади и Мизуно 2014 , §2; Рис.1, стр.1293.

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§2-25] Мохтади и Мизуно 2014 , §2.

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014Table_1,_p.1298-26] Мохтади и Мизуно, 2014 , Таблица 1, стр.1298.

[:0-27] Jump up to: ^а ^б Чжао-Каргер, Жижун; Бардаджи, Мария Элиза Хиль; Фур, Олаф; Фихтнер, Максимилиан (2017). «Новый класс некоррозионных высокоэффективных электролитов для перезаряжаемых магниевых батарей». Журнал химии материалов А. 5 (22): 10815–10820. дои : 10.1039/C7TA02237A . ISSN 2050-7496 . S2CID 99093669 .

[28] Аурбах, Д.; Лу, З.; Шехтер, А.; Гофер, Ю.; Гизбар, Х.; Тургеман Р.; Коэн, Ю.; Мошкович, М.; Леви, Э. (2000). «Прототип системы для перезаряжаемых магниевых батарей». Природа . 407 (6805): 724–727. Бибкод : 2000Natur.407..724A . дои : 10.1038/35037553 . ПМИД 11048714 . S2CID 4394214 .

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§2_''"In_the_early_2000,_Aurbach_et_al._reported_a_breakthrough_which_constituted_preparing_an_electrolyte_with_higher_oxidative_stability_(2.5_V_vs_Mg)_than_the_organoborates_(1.9_V_vs_Mg_for_Mg(BPh2Bu2)2)_by_combining_a_Grignard_reagent_with_aluminum-based_Lewis_acids_"''._p.1296,_col.2-29] Mohtadi & Mizuno 2014 , §2 «В начале 2000 года Аурбах и др. сообщили о прорыве, который заключался в получении электролита с более высокой окислительной стабильностью (2,5 В по сравнению с Mg), чем органобораты (1,9 В по сравнению с Mg для Mg(BPh2Bu2)2». ) путем объединения реактива Гриньяра с кислотами Льюиса на основе алюминия» . стр.1296, кол.2.

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§2.1-30] Мохтади и Мизуно 2014 , §2.1.

[nat1-31] Ван Ноорден, Ричард (5 марта 2014 г.), «Революция аккумуляторных батарей: лучшая батарея» , www.nature.com , vol. 507, нет. 7490, стр. 26–28, Бибкод : 2014Natur.507...26V , doi : 10.1038/507026a , PMID 24598624

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§2.1.5-32] Мохтади и Мизуно 2014 , §2.1.5.

[toy2-33] Мизуно, Фуминори; Сингх, Нихилендра; Артур, Тимоти С.; Фэнсон, Пол Т.; Раманатан, Майанди; Бенмайза, Аадил; Пракаш, Джай; Лю, И-Шэн; Глан, Пер-Андерс; Го, Цзинхуа (11 ноября 2014 г.), «Понимание и решение проблем, связанных с интерфейсами электрод/электролит в перезаряжаемых магниевых батареях», Front. Энергия Рез. , 2 , дои : 10.3389/fenrg.2014.00046

[quin1-34] Jump up to: ^а ^б Донг, Хуэй; Лян, Яньлян; Тутусаус, Оскар; Чжан, Е; Хао, Фанг; Яо, Ян; Мохтади, Рана (20 марта 2019 г.), «Направление химии накопления магния в органических полимерах к высокоэнергетическим магниевым батареям», Joule , 3 (3): 782–793, doi : 10.1016/j.joule.2018.11.022

[35] Чжао-Каргер, Жижун; Фихтнер, Максимилиан (2019). «Не только интеркаляционная химия для магниевых аккумуляторных батарей: краткий обзор и перспективы» . Границы в химии . 6 : 656. дои : 10.3389/fchem.2018.00656 . ISSN 2296-2646 . ПМК 6341060 . ПМИД 30697538 .

[36] Ким, Хи Су; Артур, Тимоти С.; Оллред, Гэри Д.; Заичек, Ярослав; Ньюман, Джон Г.; Роднянский Александр Евгеньевич; Оливер, Аллен Г.; Боггесс, Уильям К.; Малдун, Джон (9 августа 2011 г.). «Структура и совместимость магниевого электролита с серным катодом» . Природные коммуникации . 2 (1): 427. Бибкод : 2011NatCo...2..427K . дои : 10.1038/ncomms1435 . ISSN 2041-1723 . ПМК 3266610 . ПМИД 21829189 .

[37] Чжао-Каргер, Жижун; Чжао, Сянъюй; Фур, Олаф; Фихтнер, Максимилиан (28 августа 2013 г.). «Безнуклеофильные электролиты на основе бисамида для магниевых аккумуляторных батарей» . РСК Прогресс . 3 (37): 16330–16335. Бибкод : 2013RSCAd...316330Z . дои : 10.1039/C3RA43206H . ISSN 2046-2069 .

[38] Чжао-Каргер, Жижун; Чжао, Сянъюй; Ван, Ди; Димант, Томас; Бем, Р. Юрген; Фихтнер, Максимилиан (2015). «Повышение производительности серно-магниевых батарей с модифицированными ненуклеофильными электролитами». Передовые энергетические материалы . 5 (3): 1401155. doi : 10.1002/aenm.201401155 . ISSN 1614-6840 . S2CID 96659406 .

[39] Чжао-Каргер, Жижун; Лю, Рунью; Дай, Вэньсюй; Ли, Женью; Димант, Томас; Винайан, Б.П.; Бонатто Минелла, Кристиан; Ю, Синвэнь; Мантирам, Арумугам; Бем, Р. Юрген; Рубен, Марио (10 августа 2018 г.). «На пути к высокообратимым магниево-серным батареям с эффективным и практичным электролитом Mg[B(hfip)4]2». Энергетические письма ACS . 3 (8): 2005–2013. doi : 10.1021/acsenergylett.8b01061 . S2CID 105109724 .

[:1-40] Jump up to: ^а ^б Кейси, Тина (22 февраля 2024 г.). «Магниевые батарейки начинают раскрывать свои секреты» . ЧистаяТехника . Проверено 26 февраля 2024 г.

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§3.3-41] Мохтади и Мизуно 2014 , §3.3.

[swiss1-42] Walter, Marc; Кравчик, Костиантин V.; Ibáñez, Maria; Ковальенко, Максим В. (2015), "Эффективный и неуязвимый Sodium-Magnesium Hybrid Battery", Chem. Матер. , 27 (21): 7452–7458, doi : 10.1021/acs.chemmater.5b03531

[FOOTNOTEMohtadiMizuno2014§3.4-43] Мохтади и Мизуно 2014 , §3.4.

[44] Бэйлисс, Р.; Ключ, Барис; Гаутам, Г.С.; Канепа, П.; Квон, Би Джей; Лапид, Савл; Доган, Ф.; Адиль А.А.; Липтон, А.; Бейкер, П.Дж.; Седер, Г.; Воги, Дж.; Кабана, Дж. (2020), «Исследование миграции магния в оксидах шпинели» , Химия материалов , 32 (2): 663–670, doi : 10.1021/acs.chemmater.9b02450 , S2CID 214407047

[45] Квон, Боб Джин; Инь, Лян; Пак, Хэсон; Параджули, Пракаш; Кумар, Хагеш; Ким, Санхён; Ян, Мэнси; Мерфи, Меган; Заполь, Питер; Ляо, Чен; Фистер, Тимоти Т.; Кли, Роберт Ф.; Кабана, Хорди; Воги, Джон Т.; Лапид, Саул Х.; Ключ, Барис (11 августа 2020 г.). «Катод высоковольтной магниево-ионной батареи на основе твердого раствора оксида хром-марганцевой шпинели» . Химия материалов . 32 (15): 6577–6587. doi : 10.1021/acs.chemmater.0c01988 . ОСТИ 1756770 . S2CID 225363993 .

[46] Хэнкок, Дж.; Гриффит, К.Дж.; Чой, Ю.; Бартель, К.; Лапидус, С.; Воги, Дж.; Седер, Г.; Поппельмайер, К. (2022), «Расширение фазового пространства при окружающем давлении натриевых постшпинельных соединений типа CaFe2O4 «хозяин-гость», ACS Org. Неорг. Au , 8 : 8–22, doi : 10.1021/acsorginorgau.1c00019 , PMC 9954301 , S2CID 239241672

[FOOTNOTEOrikasa_et_al2014-47] Орикаса и др. 2014 .

[48] НуЛи, Янна; Ян, Цзюнь; Ван, Цзюлин; Ли, Юн (2009), «Электрохимическая интеркаляция Mg2+ в силикат магния и марганца и его применение в качестве катода высокоэнергетической перезаряжаемой магниевой батареи», J. Phys. хим. C , 113 (28): 12594–12597, doi : 10.1021/jp903188b

[49] Битенц, Ян; Пирнат, Клемен; Банчич, Таня; Габершек, Миран; Дженорио, Боштян; Рэндон-Витанова, Анна; Доминко, Роберт (21 декабря 2015 г.), «Полимер на основе антрахинона в качестве катода в перезаряжаемых магниевых батареях», ChemSusChem , 8 (24): 4128–4132, doi : 10.1002/cssc.201500910 , PMID 26610185

[50] Чжан, Чжэнчэн; Чжан, Шэн Шуй, ред. (2015), «Аккумуляторные батареи: материалы, технологии и новые тенденции» , «Зеленая энергия и технологии» : 629, doi : 10.1007/978-3-319-15458-9 , ISBN 978-3-319-15457-2

[51] Тянь, Хуацзюнь; Ли, Сяоган; Ван, Сивэнь; Фань, Сюлин; Суо, Люминь; Хань, Ван, Чуньшэн. , «Химический состав перезаряжаемых магниево-йодных аккумуляторов большой мощности», Nature Communications , 8 (14083 (2017)): 14083, Bibcode : 2017NatCo...814083T , doi : 10.1038/ncomms14083 , PMC 5234091 , PMID 28071666

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ примечание 1 ]

[ 10 ]

[ 8 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]

[ 45 ]

[ 46 ]

[ 47 ]

[ 48 ]

[ 49 ]

[ 50 ]

[ 9 ]