Ruolo del collettore di corrente Cu sul meccanismo elettrochimico della batteria Mg-S

Lo sviluppo della batteria allo zolfo di magnesio è accompagnato da tutte le difficoltà note presenti nelle batterie Li–S, tuttavia con una scelta ancora più limitata di elettroliti. Nel presente lavoro, l’influenza del collettore di corrente sul meccanismo elettrochimico è stata studiata alla luce di diversi rapporti in cui è stato attribuito un comportamento migliore all’elettrolito. Notevoli differenze nel comportamento ciclico sono riportate quando il collettore di corrente Al viene sostituito dal collettore di corrente Cu indipendente dall’elettrolita. La riduzione iniziale dello zolfo segue un percorso di reazione simile a quello del collettore di corrente, ma la formazione di MgS può essere in competizione con la formazione di CUS in presenza di cationi Cu. Con le celle di riciclaggio successivi preparati da catodi depositati sul collettore di corrente Cu mostrano diminuzione della tensione e la formazione di plateau singolo durante il ciclismo. Il cambiamento corrisponde al coinvolgimento di Cu nella reazione e nella formazione della coppia redox Mg/CuS come determinato dalle misurazioni di Cu K-edge XANES. La corrosione della lamina di Cu è identificata da SEM e serve come fonte di cationi Cu per la reazione chimica tra Cu e polisolfuri. La coppia redox Mg / CuS mostra una migliore stabilità ciclica, ma la densità teorica di energia è gravemente ridotta a causa della sostituzione di S con CuS come materiale attivo catodico.

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