La vida actual depende en gran medida de la electricidad. Sin embargo, la incesante demanda de electricidad exige fuentes de energía cada vez más ecológicas y "portátiles". Aunque los molinos de viento y los paneles solares son alternativas prometedoras, la fluctuación de los niveles de producción en función de factores externos los hace poco fiables. Por lo tanto, desde el punto de vista de la asignación de recursos y la economía, Las baterías secundarias de alta densidad de energía son el camino a seguir. Al sintetizar un material novedoso (un compuesto metálico) para electrodos que facilitan la inversión de la química de los iones, un grupo de investigadores dirigido por el profesor Idemoto de la Universidad de Ciencias de Tokio combate los aspectos derrochadores de las fuentes de energía, al sentar una base importante para la producción de baterías secundarias de magnesio recargables de próxima generación. Los investigadores son optimistas sobre este descubrimiento y afirman, "Sintetizamos un tipo de sal de roca que tiene un excelente potencial para ser utilizado como material de electrodo positivo para baterías secundarias de próxima generación".

La fuente de energía portátil más popular, una batería consta de tres componentes básicos:el ánodo, el cátodo, y el electrolito. Estos participan en una interacción de reacciones químicas en las que el ánodo produce electrones adicionales (oxidación) que son absorbidos por el cátodo (reducción). resultando en un proceso conocido como reacción redox. Debido a que el electrolito inhibe el flujo de electrones entre el ánodo y el cátodo, los electrones fluyen preferentemente a través de un circuito externo, iniciando así un flujo de corriente o "electricidad". Cuando el material en el cátodo / ánodo ya no puede absorber / desprender electrones, la batería se considera muerta.

Sin embargo, ciertos materiales nos permiten revertir la química, usando electricidad externa que corre en la dirección opuesta, de modo que los materiales puedan volver a su estado original. Estas baterías recargables son similares a las que se utilizan en dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móviles o tabletas.

El profesor Idemoto y sus colegas de la Universidad de Ciencias de Tokio sintetizaron MgNiO sustituido con cobalto ₂ , que muestra resultados prometedores como cátodo novedoso. "Nos centramos en las baterías secundarias de magnesio que utilizan iones de magnesio polivalentes como iones móviles, ", afirma el profesor Idemoto, al tiempo que destaca su estudio y sus tentadoras perspectivas" que se espera que tengan una alta densidad de energía en las baterías secundarias de próxima generación ". la baja toxicidad del magnesio y la facilidad para llevar a cabo reacciones inversas han generado entusiasmo por utilizarlo como material anódico en alta densidad de energía, baterías recargables. Sin embargo, la realización de esto sigue siendo difícil debido a la falta de un cátodo y un electrolito complementarios adecuados. Esto es exactamente lo que estos investigadores pretenden cambiar con su investigación publicada en la revista. Química Inorgánica .

Sobre la base de técnicas de laboratorio estándar, los investigadores sintetizaron la nueva sal utilizando el método de "coprecipitación inversa". De la solución acuosa, podrían extraer la nueva sal gema. Para investigar la estructura, así como para obtener imágenes de celosía de la sal extraída, utilizaron espectroscopía de rayos X de neutrones y sincrotrones de forma complementaria. En otras palabras, estudiaron los patrones de difracción creados cuando las muestras de polvo fueron irradiadas con neutrones o rayos X, resultando en picos característicos de intensidad en ciertas posiciones. Simultaneamente, los investigadores realizaron cálculos teóricos y simulaciones para los tipos de sal de roca que mostraron un posible "comportamiento de carga-descarga" necesario para los materiales de cátodo adecuados. Esto les permitió determinar la disposición de Mg, Ni, y Co cationes en la estructura de sal gema basados ​​en la estructura más estable energéticamente entre los 100 candidatos simétricamente distintos generados.

Aparte del análisis estructural, los investigadores también realizaron pruebas de carga-descarga con una celda tripolar y electrodos de referencia conocidos, bajo varias condiciones, comprender las propiedades electroquímicas de la sal de roca como material de cátodo para las baterías recargables de magnesio. Descubrieron que podían manipular las características de la batería basándose en la composición de Mg y la relación Ni / Co. These structural and electrochemical analyses allowed them to demonstrate the optimal composition for the rock salt as a cathode material, along with its reliability under different ambient conditions. Prof. Idemoto and the team are optimistic about the features of the synthesized rock salt, as they emphasize, "it has an excellent potential for use as the positive electrode material."

En el presente, the secondary battery industry is dominated mainly by lithium ion batteries used for electricity storage, in vehicles and portable devices. There is, sin embargo, a cap on the energy density and storage of these batteries. But for Prof. Idemoto, limitations are merely opportunities, as he maintains, "Novel magnesium secondary batteries have the potential to surpass and replace lithium ion batteries as high-energy density secondary batteries through future research and development."

With such optimism surrounding the research, one can surely conclude that humans are charging into a tomorrow that is lit up by the science of today.