Baterías recargables de magnesio (MRB), donde se utiliza metal Mg de alta capacidad como material de ánodo, son candidatos prometedores para las baterías de próxima generación debido a su densidad de energía, la seguridad, y costo. Sin embargo, la falta de materiales catódicos de alto rendimiento impide su desarrollo.

Como sus homólogos de iones de litio, Los óxidos de metales de transición son los materiales básicos del cátodo en los MRB. Sin embargo, la lenta difusión de iones de Mg dentro de los óxidos plantea un problema grave. Para superar esto, algunos investigadores han explorado materiales a base de azufre. Pero los cátodos a base de azufre para MRB tienen graves limitaciones:baja conductividad electrónica, Difusión lenta de Mg en compuestos sólidos de Mg-S, y disolubilidad de polisulfuros en electrolitos, lo que da como resultado una capacidad de tasa baja y una ciclabilidad deficiente.

Ahora, un equipo de investigación que incluía al Dr. Shimokawa y al profesor Ichitsubo de la Universidad de Tohoku ha desarrollado cátodos compuestos de azufre / sulfuro líquido que permiten baterías de magnesio de alta velocidad. Su artículo ha sido publicado en el Revista de Química de Materiales A .

Los materiales compuestos líquido-azufre / sulfuro pueden fabricarse espontáneamente oxidando electroquímicamente sulfuros metálicos, como el sulfuro de hierro, en un electrolito líquido iónico a 150. El material compuesto mostró un alto rendimiento en capacidad, potencial, ciclabilidad, y capacidad de tasa.

Los investigadores lograron una capacidad de descarga de ~ 900 mAh / ga una alta densidad de corriente de 1246 mA / g basada en la masa de azufre activo. Además, revelaron que el potencial de descarga se mejoró mediante la utilización de azufre que no está en equilibrio formado por procesos de carga rápida.

Este material permitió un rendimiento de cátodo estable a 150 durante más de 50 ciclos. Una ciclabilidad tan alta podría atribuirse a los siguientes puntos:alta reversibilidad estructural del material activo en estado líquido, baja solubilidad de polisulfuros en el electrolito líquido iónico, y alta relación de utilización de azufre debido a su adhesión a partículas conductoras de sulfuro que forman una morfología porosa durante la síntesis de los materiales compuestos.

A pesar del progreso de los investigadores, persisten varios problemas. "Necesitamos electrolitos que sean compatibles con los materiales del cátodo y del ánodo porque el líquido iónico utilizado en este trabajo pasiva el ánodo de Mg-metal, "dijo Shimokawa." En el futuro, es importante desarrollar nuevos electrolitos electroquímicamente estables para hacer que los MRB sean más prácticos para un uso generalizado ".

Aunque los MRB aún se encuentran en la etapa de desarrollo, El equipo de investigación tiene la esperanza de que su trabajo proporcione una nueva forma de utilizar azufre líquido como materiales de cátodos de alta tasa para MRB. "Esto impulsaría la mejora de los materiales a base de azufre para lograr baterías de próxima generación de alto rendimiento, "añadió Shimokawa.