Spinelloxid ist ein vielversprechendes Hochdruck-Kathodenmaterial für den reversiblen Einbau von Mg2+, und die weitere Optimierung der Mg2+-Spinell-Kathode erfordert ein umfassendes und grundlegendes Verständnis des Migrationsmechanismus aller mobilen Kationen (Mg2+ und Mn2+) und der entsprechenden Entwicklung der Hauptstruktur .In-situ-XRDist eine der beliebtesten und fortschrittlichsten Charakterisierungstechniken zur Untersuchung von Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Batteriesystemen in elektrochemischen Prozessen.
Hier haben Saul H. Lapidus et al. am Argonne National Laboratory in den Vereinigten Staaten entwickelte ein neues Operando-Batteriegerät zur Untersuchung des Kationenmigrationsmechanismus der MgCrMnO4-Kathode, das erstmals die genaue Quantisierung des Kationengehalts in der Hauptstruktur von mehrwertigen Batterien mithilfe hochwertiger Operando-Batterien realisierteXRDDaten. Zusätzlich zur abnormalen Reversibilität der Einbettung von 12 % Mg2+ in Mg1-xCrMnO4 (X≤1) kommt es während der Tiefentladung zu einer teilweise reversiblen Einbettung von überschüssigem Mg2+.
Darüber hinaus zeigen Experimente, dass die Insertions-/Extraktionsreaktion von einer Reihe von Kationenumverteilungen im Spinellgerüst begleitet wird, was durch theoretische DFT-Rechnungen weiter gestützt wird, und dass die Anpassung der Mg/Mn-Umwandlung eine direkte Möglichkeit zur weiteren Optimierung des Spinelloxids darstellt positive Elektrode von Magnesium-Ionen-Batterien.