Batería de Iones de Magnesio Acuosa con Ánodo de Vida Útil de 75 000 Ciclos

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de magnesio acuosas (AMIB) ofrecen una solución de almacenamiento de energía segura y rentable.
• Sin embargo, la lenta difusión de Mg2+ y la degradación estructural debido a las interacciones con el agua limitan su rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un material de electrodo robusto para un ciclado AMIB ultrarresistente.
• Investigar una estrategia de deslocalización de la deformación para mejorar la integridad estructural del electrodo.

Principales métodos:

• Fabricación de electrodos de matriz de nanotubos de MoO3 dopados con Ta (MoTaOx) autoordenados.
• Análisis de las vacantes de oxígeno y su papel en la interacción de las moléculas de agua y la difusión de Mg2+.
• Evaluación de la tolerancia a la deformación mecánica y el rendimiento del ciclado electroquímico.

Principales resultados:

• Los electrodos de MoTaOx demostraron una difusión facilitada de Mg2+ al acomodar y disociar moléculas de agua a través de vacantes de oxígeno.
• El material exhibió alta tolerancia a la deformación por cizallamiento (~95%) debido a la deslocalización de la deformación.
• El electrodo logró una operación estable durante 75 000 ciclos con una capacidad acumulada de 7,2 kAh g-1.

Conclusiones:

• La deslocalización de la deformación a través de la magnesiación regulada por agua y anclada por vacantes es una estrategia viable para AMIB de larga duración.
• Este enfoque supera las vías de degradación causadas por la deformación localizada de la cointercalación de agua.
• El electrodo MoTaOx desarrollado avanza significativamente el rendimiento de AMIB.