A vida hoje depende muito da eletricidade. Contudo, a demanda implacável por eletricidade exige fontes de energia cada vez mais verdes e "portáteis". Embora os moinhos de vento e os painéis solares sejam alternativas promissoras, a flutuação nos níveis de produção dependendo de fatores externos os torna não confiáveis. Assim, do ponto de vista da alocação de recursos e economia, baterias secundárias de alta densidade de energia são o caminho a seguir. Ao sintetizar um novo material (um composto de metal) para eletrodos que facilitam a reversão da química dos íons, um grupo de pesquisadores liderado pelo Prof. Idemoto da Universidade de Ciência de Tóquio combate os aspectos de desperdício das fontes de energia, estabelecendo uma base importante para a produção de baterias secundárias de magnésio recarregáveis ​​de próxima geração. Os pesquisadores estão otimistas com esta descoberta e estado, "Sintetizamos um tipo de sal-gema que tem excelente potencial para ser usado como material de eletrodo positivo para baterias secundárias de próxima geração."

A fonte mais popular de energia portátil, uma bateria compreende três componentes básicos - o ânodo, o cátodo, e o eletrólito. Estes participam de uma interação de reações químicas em que o ânodo produz elétrons extras (oxidação) que são absorvidos pelo cátodo (redução), resultando em um processo conhecido como reação redox. Como o eletrólito inibe o fluxo de elétrons entre o ânodo e o cátodo, os elétrons fluem preferencialmente através de um circuito externo, iniciando assim um fluxo de corrente ou "eletricidade". Quando o material no cátodo / ânodo não consegue mais absorver / separar elétrons, a bateria é considerada morta.

Contudo, certos materiais nos permitem reverter a química, usando eletricidade externa que corre na direção oposta, de modo que os materiais possam retornar ao seu estado original. Essas baterias recarregáveis ​​são semelhantes às usadas em dispositivos eletrônicos portáteis, como telefones celulares ou tablets.

O Prof. Idemoto e colegas da Universidade de Ciência de Tóquio sintetizaram MgNiO substituído por cobalto ₂ , que mostra resultados promissores como um novo cátodo. "Nós nos concentramos em baterias secundárias de magnésio que usam íons de magnésio polivalentes como íons móveis, "afirma o Prof. Idemoto enquanto destaca seu estudo e suas perspectivas tentadoras", que se espera tenham alta densidade de energia em baterias secundárias de próxima geração. " a baixa toxicidade do magnésio e a facilidade de realizar reações reversas geraram entusiasmo para utilizá-lo como material anódico em alta densidade de energia, baterias recarregáveis. Contudo, a realização disso permanece difícil devido à falta de um cátodo e eletrólito complementares adequados. É exatamente isso que esses pesquisadores pretendem mudar com suas pesquisas publicadas na revista. Química Inorgânica .

Com base em técnicas de laboratório padrão, os pesquisadores sintetizaram o novo sal usando o método de "co-precipitação reversa". A partir da solução aquosa, eles poderiam extrair o novo sal-gema. Para investigar a estrutura, bem como para imagens de rede do sal extraído, eles usaram espectroscopia de raios-X de nêutrons e síncrotron de forma complementar. Em outras palavras, eles estudaram os padrões de difração criados quando as amostras de pó foram irradiadas com nêutrons ou raios-X, resultando em picos característicos de intensidade em certas posições. Simultaneamente, os pesquisadores realizaram cálculos teóricos e simulações para os tipos de sal-gema que mostraram um possível "comportamento de carga-descarga" necessário para materiais catódicos adequados. Isso permitiu que eles determinassem o arranjo de Mg, Ni, e Có cations na estrutura de sal-gema com base na estrutura mais energeticamente estável entre os 100 candidatos simetricamente distintos gerados.

Além da análise estrutural, os pesquisadores também realizaram testes de carga-descarga com uma célula tripolar e eletrodos de referência conhecidos, sob várias condições, compreender as propriedades eletroquímicas do sal-gema como um material catódico para as baterias recarregáveis ​​de magnésio. Eles descobriram que podiam manipular as características da bateria com base na composição de Mg e na razão 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."

Atualmente, the secondary battery industry is dominated mainly by lithium ion batteries used for electricity storage, in vehicles and portable devices. Há, Contudo, 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.