Magnesium är ett lovande anodmaterial för uppladdningsbara batterier på grund av dess höga teoretiska kapacitet (2205 mAh/g), låga redoxpotential (-2,37 V vs. SHE) och överflöd. Användningen av magnesiummetall som anod hindras dock av flera utmaningar, inklusive bildandet av ett passiverande skikt på elektrodytan, hög korrosionshastighet och dendrittillväxt under cykling. För att övervinna dessa utmaningar har alternativa material utforskats som magnesiumelektroder. Här är några av alternativen:
Magnesiumlegeringar: Att legera magnesium med andra element kan förbättra dess elektrokemiska prestanda genom att modifiera ytkemin och mikrostrukturen hos elektroden. Vanliga legeringselement inkluderar aluminium, zink, kalcium och sällsynta jordartsmetaller. Dessa legeringar kan förbättra korrosionsbeständigheten, minska bildningen av passiveringsskiktet och förbättra cyklingsstabiliteten hos magnesiumelektroder.
Magnesiumbaserade kompositmaterial: Kompositmaterial bestående av magnesium och andra ledande material, såsom kol, grafen och metalloxider, har också undersökts som magnesiumelektroder. Dessa kompositer kan förbättra den elektriska ledningsförmågan, den mekaniska hållfastheten och den elektrokemiska prestandan hos magnesiumelektroder.
Intermetalliska föreningar: Intermetalliska föreningar bildade mellan magnesium och andra metaller, såsom aluminium, zink och titan, har utforskats som magnesiumelektroder. Dessa intermetalliska föreningar kan uppvisa förbättrade elektrokemiska egenskaper jämfört med rent magnesium, inklusive högre kapacitet, bättre cykelstabilitet och minskad korrosion.
Material av konverteringstyp: Material av omvandlingstyp, såsom metalloxider, sulfider och nitrider, kan användas som magnesiumelektroder. Dessa material genomgår reversibla omvandlingsreaktioner under cykling, som involverar interkalering/deinterkalering av magnesiumjoner och omvandling av elektrodmaterialet till olika faser. Elektroder av konverteringstyp kan ge hög kapacitet och god hastighetskapacitet.
Ekologiskt material: Organiska material, såsom konjugerade polymerer och små organiska molekyler, har också undersökts som magnesiumelektroder. Dessa material kan uppvisa reversibla redoxreaktioner och kan ge hög kapacitet och god cykelstabilitet.
Valet av alternativa material för magnesiumelektroder beror på den specifika applikationen och önskade prestandaegenskaper. Ytterligare forskning och utveckling behövs för att optimera prestandan hos dessa alternativa material och möjliggöra praktisk användning av magnesiumbatterier.
