L'ossido di spinello è un promettente materiale catodico ad alta pressione per l'inserimento reversibile di Mg2+, e un'ulteriore ottimizzazione del catodo di spinello Mg2+ richiede una comprensione completa e fondamentale del meccanismo di migrazione di tutti i cationi mobili (Mg2+ e Mn2+) e la corrispondente evoluzione della struttura principale .XRD in situè una delle tecniche di caratterizzazione avanzata più popolari e sviluppate per lo studio dei sistemi di batterie agli ioni di litio e agli ioni di sodio nei processi elettrochimici.
Qui, Saul H. Lapidus et al. presso l'Argonne National Laboratory negli Stati Uniti ha progettato un nuovo dispositivo per batterie Operando per studiare il meccanismo di migrazione dei cationi del catodo MgCrMnO4, che per la prima volta ha realizzato l'accurata quantizzazione del contenuto cationico nella struttura principale delle batterie multivalenti utilizzando Operando di alta qualitàXRDdati. Oltre alla reversibilità anomala dell'inclusione del 12% di Mg2+ in Mg1-xCrMnO4 (X≤1), inclusione reversibile parziale dell'eccesso di Mg2+ durante la scarica eccessiva.
Inoltre, gli esperimenti mostrano che la reazione di inserimento/estrazione è accompagnata da una serie di ridistribuzione dei cationi nella struttura dello spinello, che è ulteriormente supportata dai calcoli teorici DFT, e la regolazione della conversione Mg/Mn è un modo diretto per ottimizzare ulteriormente l'ossido di spinello elettrodo positivo delle batterie agli ioni di magnesio.