{{위키데이터 속성 추적}}
'''마그네슘 배터리'''({{llang|en|magnesium battery}})는 [[마그네슘]] 양이온을 용액에서 활성 전하 수송제로 사용하고 종종 전기화학 셀의 원소 양극으로 사용하는 배터리이다. 재충전이 불가능한 [[일차 전지]]와 재충전이 가능한 [[이차 전지]] 화학이 모두 조사되었다. 마그네슘 일차 전지는 상용화되어 예비 및 범용 전지로 사용되는 것을 발견했다.

마그네슘 2차 전지는 특히 특정 응용 분야에서 리튬 이온 기반 배터리 화학을 대체하거나 개선할 수 있는 활발한 연구 주제이다. 마그네슘 전지의 중요한 장점은 고체 마그네슘 양극을 사용하여 리튬으로 만든 것보다 더 높은 [[에너지 밀도]] 전지 설계가 가능하다는 것이다. 많은 경우 삽입된 리튬 양극이 필요하다. 삽입형 양극('마그네슘 이온')도 연구되었다.

== 1차 전지 ==
1차 마그네슘 전지는 20세기 초부터 개발되었다. 반응성 양극에서 그들은 부분적으로 채워진 d-오비탈을 통해 강하게 결합하는 철 및 대부분의 다른 전이 금속에 비해 결합이 250kJ/mol 이상 약한 마그네슘 금속의 낮은 안정성과 높은 에너지를 이용한다. [[염화 은]], [[염화 구리(I)]], [[염화 팔라듐(II)]], [[아이오딘화 구리(I)]], [[티오시안산 구리(I)]], [[이산화 망가니즈]] 및 [[공기]](산소)를 포함한 음극 물질을 사용하여 예비 배터리 유형에 대한 많은 화학 물질이 연구되었다.{{sfn|Mohtadi|Mizuno|2014|loc=§3}} 예를 들어, 물로 활성화된 염화은/마그네슘 예비 배터리는 1943년에 상용화되었다.<ref name="agcl"/>

마그네슘 건전지 유형 BA-4386은 아연 전지에 근접한 단위당 비용으로 완전히 상업화되었다. 동급의 아연-탄소 전지와 비교하여 전지는 용량이 더 크고 저장 수명이 더 길다. BA-4386은 1968년부터 리튬 티오닐 클로라이드 배터리로 대체된 1984년까지 미군에 의해 널리 사용되었다.<ref name="army1"/><ref name="army2"/>

마그네슘-공기 배터리의 이론적 작동 전압은 3.1V이고 에너지 밀도는 6.8kWh/kg이다. [[제너럴 일렉트릭]]은 1960년대 초에 중성 [[NaCl]] 용액에서 작동하는 마그네슘-공기 배터리를 생산했다. 마그네슘-공기 배터리는 1차 전지이지만 양극과 전해질을 교체하여 '재충전'할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 일부 마그네슘 1차 전지는 상용화되어 해수를 전해질로 사용하는 육상 기반 백업 시스템 및 해저 전원으로 사용된다.<ref name="air1"/> 마크 44 어뢰는 물 활성화 마그네슘 배터리를 사용한다.

== 2차 전지 ==
충전 및 방전 중에 양극과 음극에서 Mg<sup>2+</sup> 이온의 가역적 삽입 및 제거를 포함하는 이차 마그네슘 이온 배터리는 특정 응용 분야에서 [[리튬 이온 전지]] 기술을 대체하거나 개선할 수 있는 집중적인 연구 대상이었다. 리튬을 음극 물질로 사용하는 경우, 마그네슘은 단위 질량당 (이론적) 에너지 밀도가 리튬의 절반 미만이지만(18.8 MJ/kg(~2205 mAh/g) vs. 42.3 MJ/kg) 체적 에너지 밀도는 약 50%이다. 더 높음(32.731 GJ/m<sup>3</sup>(3833 mAh/mL) 대 22.569 GJ/m<sup>3</sup>(2046 mAh/mL).<ref>[https://www.mdpi.com/2313-0105/8/9/116/htm Rechargeable Magnesium Ion Batteries Based on Nanostructured Tungsten Disulfide Cathodes] Batteries 2022</ref> 금속 리튬 애노드와 비교하여 마그네슘 애노드는 덴드라이트 형성을 나타내지 않지만 특정 비수성 용매 및 전류 밀도에서만 나타난다. 약 1 mA/cm<sup>2</sup>{{sfn|Mohtadi|Mizuno|2014|loc=p.1292, col.2}} 미만 이러한 덴드라이트가 없는 Mg 증착은 마그네슘 금속이 애노드에서 인터칼레이션 화합물 없이 사용될 수 있게 하여 이론상 최대 상대 체적 에너지 밀도를 리튬의 약 5배로 높인다.<ref name="Odysseyreview"/>{{sfn|Orikasa et al|2014|loc = Introduction}} 흑연 전극. 또한, 모델링 및 셀 분석은 마그네슘 기반 배터리가 지구상의 풍부한 마그네슘과 리튬 침전물의 상대적 희소성으로 인해 리튬보다 비용 이점이 있을 수 있음을 나타낸다.<ref name="Odysseyreview"/>{{sfn|Mohtadi|Mizuno|2014|loc=p.1292, col.2}}

V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, TiS<sub>2</sub> 또는 Ti<sub>2</sub>S<sub>4</sub> 양극 재료 및 마그네슘 금속 양극을 기반으로 하는 Mg 기반 배터리의 잠재적인 사용은 이미 1990년대에 인식되었다.<ref>{{저널 인용|last1=Novak|first1=Petr|last2=Shklover|first2=V.|last3=Nesper|first3=R.|title=Magnesium Insertion in Vanadium Oxides: A Structural Study| journal=Zeitschrift für Physikalische Chemie|language=en| doi= 10.1524/zpch.1994.185.part_1.051|volume=185| year=1994| pages=51–68|s2cid=101615877|url=https://www.dora.lib4ri.ch/psi/islandora/object/psi%3A31610}}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Bruce|first1=Peter|last2=Krok|first2=F.|last3=Nowinski|first3=Jan|last4=Gibson|first4 =Vernon|last5=Tavvakoli|first5 =K|title=Chemical intercalation of magnesium into solid hosts| journal =Journal of Materials Chemistry |language=en| doi= 10.1039/JM9910100705|volume=1|issue=4| year=1991| pages=705–706}}</ref> 그러나 방전 상태의 불안정성에 대한 관찰과 전해질에서 물의 역할에 대한 불확실성이 진행을 제한하는 것으로 보고되었다. 2000년에 이스라엘 연구원들은 AlCl<sub>3</sub>-에테르 전해질에서 매우 높은(>2 V 대 Mg/Mg<sup>2+</sup>) 양극 전압 안정성 한계를 나타내는 덴드라이트가 없는 Mg 도금을 보고했다.<ref>{{저널 인용|last1= Aurbach|first1= Doron|last2=Lu|first2=Z.|last3= Schecter|first3=A.|last4=Gizbar|first4=H|last5=Turgeman|first5=R.|last6=Cohen|first6=Y.|last7=Moskovich|first7=M.|last8=Levi|first8=E.|title=Prototype systems for rechargeable magnesium batteries|journal =Nature|language=en| doi= 10.1038/35037553|pmid= 11048714|volume=407|issue= 6805|year=2000| pages=724–727|bibcode= 2000Natur.407..724A|s2cid= 4394214}}</ref> 그러나 그 작업에서 Mg2+ 층간삽입을 위해 저전압(및 다소 고가) 포소드 재료(쉐브르 유형 Mo<sub>6</sub>S<sub>8</sub>)가 사용되었다. 그 발견 이후 10년 이상의 연구에도 불구하고, 클로로알루미네이트(및 관련, 덜 부식성, 아래 참조) 전해질을 위한 고전압 Mg<sup>2+</sup> 삽입 포소드를 개발하려는 모든 시도는 실패했다. 많은 고체 물질로의 전기화학적 Mg<sup>2+</sup> 삽입이 예를 들어 수성 전해질에서 잘 알려져 있다는 점은 주목할 가치가 있다.<ref>{{저널 인용|author=Bella, Federico|display-authors=etal|title=An overview on anodes for magnesium batteries: challenges towards a promising storage solution for renewables|journal=Nanomaterials|volume= 11|number=3|date=2021|page= 810|doi=10.3390/nano11030810|pmid=33809914|pmc=8004101|doi-access=free}}</ref> 문제는 가역적인 Mg 금속 도금을 표시하는 동일한 용액에서 인터칼레이션을 나타내는 포소드 재료를 찾는 것이다.

이전 단락에서 논의한 Mg-금속 배터리와 달리 Mg-이온 배터리는 네고드에 Mg-금속을 사용하지 않고 Mg<sup>2+</sup> 이온을 삽입할 수 있는 고체 물질을 사용한다. 이러한 배터리는 일반적으로 수성 또는 기타 극성 전해질을 사용한다.<ref>Bella, Federico, Stefano De Luca, Lucia Fagiolari, Daniele Versaci, Julia Amici, Carlotta Francia, and Silvia Bodoardo. 2021. "An Overview on Anodes for Magnesium Batteries: Challenges towards a Promising Storage Solution for Renewables" Nanomaterials 11, no. 3: 810. https://doi.org/10.3390/nano11030810</ref> Mg-이온 배터리에 대해 상업적으로 실행 가능하고 경쟁력 있는 틈새 시장이 있는지는 확실하지 않다.

== 각주 ==
{{각주|30em|refs =
<ref name="quin1">{{인용| last1 = Dong | first1 = Hui| last2 = Liang | first2 = Yanliang | last3 = Tutusaus| first3 = Oscar | first7 = Rana |last7 = Mohtadi |last4 = Zhang | first4 = Ye| last5 = Hao | first5 = Fang| last6 = Yao | first6 = Yan | title = Directing Mg-Storage Chemistry in Organic Polymers toward High-Energy Mg Batteries | journal = Joule | volume = 3 | issue = 3 |pages = 782–793 | date = 20 Mar 2019 | doi = 10.1016/j.joule.2018.11.022 | doi-access = free }}</ref>

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}}

=== 출처 ===
{{참고 자료 시작}}
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*{{저널 인용| title =Direct Observation of Reversible Magnesium Ion Intercalation into a Spinel Oxide Host| first1 = Chunjoong| last1 = Kim| first2 = Patrick J. | last2= Phillips | first3 =Baris| last3= Key | first4 =Tanghong| last4= Yi | first5 =Dennis | last5= Nordlund | first6 =Young-Sang | last6= Yu | first7 =Ryan D.| last7= Bayliss | first8 =Sang-Don| last8= Han | first9 =Meinan | last9= He | first10 =Zhengcheng | last10= Zhang | first11 =Anthony K.| last11= Burrell | first12 =Robert F.| last12= Klie | first13 =Jordi | last13= Cabana | journal = Advanced Materials| volume = 27| issue =22| date = 10 June 2015| pages = 3377–3384| doi = 10.1002/adma.201500083 |pmid = 25882455| bibcode = 2015AdM....27.3377K| s2cid = 42329445}}
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*{{저널 인용| title = How General is the Conversion Reaction in Mg Battery Cathode: A Case Study of the Magnesiation of a-MnO2 |first1 = Chen |last1 = Ling|first2 = Ruigang |last2 =Zhang|first3 = Timothy S.|last3 = Arthur |first4 = Fuminori |last4 =Mizuno|journal = Chem. Mater.|year = 2015| volume = 27 |issue = 16 | pages = 5799–5807| doi = 10.1021/acs.chemmater.5b02488 }}
{{참고 자료 끝}}

[[분류:이차 전지]]
[[분류:마그네슘]]
[[분류:전지 유형]]