Advances in Cathodes for High-Performance Magnesium-Sulfur Batteries: A Critical Review,
オープンアクセス，レビュー
Batteries 2023, 9(4), 203,
https://www.mdpi.com/2313-0105/9/4/203
https://doi.org/10.3390/batteries9040203
Authors: Ying Ying Yao , Yang Zhan, Xin Yu Sun, Zhao Li, Hao Xu, Richard M. Laine and Jian Xin Zou,
【概要】
「1722 Wh/kg の高い理論エネルギー密度を備え，元素存在量が高く（たとえば、地球上のMgが23,000 ppm、Sが950 ppm），理論コストが低いMg-Sバッテリーは、電気エネルギー貯蔵の候補としてかなりの可能性を秘めています。しかし，二価イオンの遅い拡散、可溶性多硫化物の繰り返し，金属電極上の Mg イオンの不可逆的な析出など、硫黄正極と金属負極の固有の複雑な反応化学のため、Mg-S 電池は依然としてさらなる最適化が必要です。金属アノードの安定化に加えて、適切な硫黄カソードの開発が必要とされています。」
とされている。
「充電式マグネシウムイオン電池（RMB）は、金属マグネシウムの理論体積比容量が3833mAh・cm -3と高く、リチウム（2046mAh・cm -3）の2倍近くであるため、広く関心を集めている。グラファイト（800mAh・cm -3）のほぼ5倍です。マグネシウムの標準電極電位 (Mg 2+ /Mg、-2.36 V vs. SHE) はリチウム (Li + /Li、-3.05 V vs. SHE) よりも低いですが、アルミニウムや亜鉛 (Al 3+ / Al 、 -1.66 V vs. SHE; Zn 2+/ Zn、-0.76 V vs. SHE)よりも高い。」
「マグネシウム一次電池は 1943 年に初めて商品化され 、1.6 V の電圧プラトーを提供し、軍事および航空宇宙のバックアップ電源に広く使用されています（Ref.7）。」
（Ref. 7) Blake, I.C. Fiftieth Anniversary: The Anniversary Issue on Primary Cell. J. Electrochem. Soc. 1952, 99, 202C
オープンアクセス
https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1.2779735/pdf
Mg-S電池の反応機構
「Mg-S 電池は2011年に初めて提案されましたが、まだ複数の電気化学反応が考え得るため，メカニズムが解明されていません 。」
スキーム I: 𝑥𝑆8( 𝑠 ) +8𝑀𝑔2+ _+16 _𝑒−→8 𝑀 𝑔𝑆𝑥( 𝑎 𝑞 ) ( 𝑥 ≥ 8 𝑜 𝑟 4 )
スキーム II: 2 𝑀 𝑔𝑆𝑥( 𝑎 𝑞 ) + ( 𝑥 − 2 ) 𝑀𝑔2+ _+ ( 2 𝑥 − 4 )𝑒−→𝑥 𝑀 𝑔𝑆2 ( 𝑠 )
スキーム II: 𝑀 𝑔𝑆2( 𝑠 ) +𝑀𝑔2+ _+2 _𝑒−→𝑀 𝑔 𝑆 ( 𝑠 )
「Gao らは， 硫黄は，Mg(TFSI) 2 -DME 電解質中で最初に 2.4 ～ 1.5 V で LCS を形成し、次に 1.5 V で SCS を形成し、最後に 1.5 ～ 0.5 V で MgS を形成することを，XPS測定 によって報告しています。」
「しかし、Mg-S 電池のメカニズムについては統一した結論がありません。」
「要約すると、実用的な用途の要件を満たすには、Mg-S 電池をさらに最適化する必要があります。このレビューが Mg-S 電池の開発についての洞察を提供することを願っています。」
【Keywors】マグネシウム二次電池，全固体型マグネシウム二次電池，マグネシウムヨウ素二次電池、積層型電解質，マグネシウム二次電池固体電解質，Rechargeable magnesium battery