Le magnésium est un matériau d'anode prometteur pour les batteries rechargeables en raison de sa capacité théorique élevée (2 205 mAh/g), de son faible potentiel rédox (-2,37 V par rapport à SHE) et de son abondance. Cependant, l’utilisation du magnésium métallique comme anode est entravée par plusieurs défis, notamment la formation d’une couche passivante sur la surface de l’électrode, un taux de corrosion élevé et la croissance des dendrites pendant le cyclage. Pour surmonter ces défis, des matériaux alternatifs ont été explorés comme les électrodes de magnésium. Voici quelques-unes des alternatives :
Alliages de magnésium : L'alliage du magnésium avec d'autres éléments peut améliorer ses performances électrochimiques en modifiant la chimie de surface et la microstructure de l'électrode. Les éléments d'alliage courants comprennent l'aluminium, le zinc, le calcium et les métaux des terres rares. Ces alliages peuvent améliorer la résistance à la corrosion, réduire la formation de couche de passivation et améliorer la stabilité cyclique des électrodes de magnésium.
Matériaux composites à base de magnésium : Des matériaux composites constitués de magnésium et d'autres matériaux conducteurs, tels que le carbone, le graphène et les oxydes métalliques, ont également été étudiés en tant qu'électrodes de magnésium. Ces composites peuvent améliorer la conductivité électrique, la résistance mécanique et les performances électrochimiques des électrodes de magnésium.
Composés intermétalliques : Les composés intermétalliques formés entre le magnésium et d'autres métaux, tels que l'aluminium, le zinc et le titane, ont été explorés comme électrodes de magnésium. Ces composés intermétalliques peuvent présenter des propriétés électrochimiques améliorées par rapport au magnésium pur, notamment une capacité plus élevée, une meilleure stabilité aux cycles et une corrosion réduite.
Matériaux de type conversion : Des matériaux de type conversion, tels que des oxydes métalliques, des sulfures et des nitrures, peuvent être utilisés comme électrodes de magnésium. Ces matériaux subissent des réactions de conversion réversibles au cours du cyclage, impliquant l'intercalation/désintercalation d'ions magnésium et la conversion du matériau d'électrode en différentes phases. Les électrodes de type conversion peuvent fournir une capacité élevée et une bonne capacité de débit.
Matériaux organiques : Les matériaux organiques, tels que les polymères conjugués et les petites molécules organiques, ont également été étudiés comme électrodes de magnésium. Ces matériaux peuvent présenter des réactions redox réversibles et peuvent offrir une capacité élevée et une bonne stabilité aux cycles.
Le choix de matériaux alternatifs pour les électrodes de magnésium dépend de l'application spécifique et des caractéristiques de performance souhaitées. Des recherches et développements supplémentaires sont nécessaires pour optimiser les performances de ces matériaux alternatifs et permettre l’utilisation pratique des batteries au magnésium.
