Unlocking Four‐electron Conversion in Tellurium Cathodes for Advanced Magnesium‐based Dual‐ion Batteries
Baterie magnezowe (Mg) mają duży potencjał jako rozwiązanie do magazynowania energii na dużą skalę, jednak ich rozwój został opóźniony przez brak wysokowydajnych katod. W niniejszej pracy rozwiązujemy ten problem, umożliwiając odwracalną konwersję czterech elektronów w pierwiastkowym tellurze (Te0/Te4+), co pozwala na demonstrację baterii dwujonowych Mg//Te. W szczególności klasyczny elektrolit kompleksu chlorku magnezu i glinu (MACC) został zmodyfikowany przez dodanie soli Mg(TFSI)2, który inicjuje konwersję Te0 w Te4+ w dwóch wyraźnych etapach. Katoda Te przechodzi konwersję Te/TeCl4, w której Cl− pełni rolę nośników ładunku, a faza podchlorku telluru występuje jako pośredni etap. Co ważne, katoda Te osiąga wysoką pojemność specyficzną wynoszącą 543 mAh gTe−1 oraz wyjątkową gęstość energii 850 Wh kgTe−1, przewyższając większość wcześniej opisanych katod. Analiza elektrolitu wskazuje, że dodatek Mg(TFSI)2 zmniejsza ogólną interakcję jon-cząsteczka oraz osłabia siłę agregacji jon-rozpuszczalnik w elektrolicie MACC, co sprzyja łatwiejszej dysocjacji Cl− z elektrolitu. Ponadto, Mg(TFSI)2 jest potwierdzony jako kluczowy bufor, który łagodzi korozję i pasywację anody Mg spowodowaną konsumpcją elektrolitu MgCl2 w ogniwach dwujonowych Mg//Te. Odkrycia te dostarczają istotnych informacji na temat rozwoju zaawansowanych baterii dwujonowych opartych na magnezie.
Artykuł:
Angewandte Chemie-International Edition
Autorzy z PW:
Maciej Marczewski, Grażyna Żukowska
Dyscyplina:
Rok wydania: