Hebei Messi Biology Co., Ltd. weist darauf hin, dass in der Forschung zu Lithium-Ionen-Batterien ein hochleitfähiges, leichtes Kathodenmaterial aus Poly(1,5-diaminoanthrachinon) (PDAAQ) und Magnesiumoxid (MgO) als geeignet gilt, die Zyklenlebensdauer und Leistungsfähigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien zu steigern. Zudem wurden modifizierte, ein- oder beidseitig beschichtete Glasfaserseparatoren untersucht, um den Einschluss der Aktivmaterialien in den Poren zu verbessern und das Lösen unerwünschter Stoffe in den Elektrolyten zu verhindern. Batterien mit einer MgO/PDAAQ/S-Kathode und einem unbeschichteten Glasfaserseparator zeigten eine anfängliche Entladekapazität von 1000 mAh/g bei einer 2C-Rate; bei 5C sank die Entladekapazität auf etwa 900 mAh/g. Im Gegensatz dazu wiesen Batterien, die die MgO/PDAAQ/S-Kathode in Kombination mit einem beidseitig beschichteten Glasfaserseparator verwendeten, höhere Kapazitäten von etwa 1250 mAh/g (bei 2C) bzw. 1170 mAh/g (bei 5C) auf.
Magnesiumoxid (MgO) dient in thermischen Reservebatterien als Bindemittel für Elektrolytpartikel. MgO wird für den kommerziellen Markt üblicherweise in Massenproduktion hergestellt, indem Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂) unter alkalischen Bedingungen aus natürlichen Sole-Lösungen ausgefällt und anschließend bei hohen Temperaturen kalziniert wird. Solche Chemikalien in Standardqualität erfüllen jedoch aufgrund häufiger Produkt- und Prozessschwankungen sowie der kritischen technischen Funktion, die MgO im Separator übernimmt, nicht die spezifischen Anforderungen thermischer Batterien. Die strengen Anforderungen bei Anwendungen mit thermischen Batterien lassen sich am besten durch speziell für diesen Zweck streng kontrollierte Verfahren erfüllen, anstatt durch großtechnische Industrieanlagen. In dieser Studie soll ein reproduzierbares Syntheseverfahren im Labormaßstab unter Verwendung hochreiner Rohstoffe (Reagenzienqualität) zur Herstellung von MgO etabliert werden, gefolgt von einer Bewertung der Pulvereigenschaften, die speziell auf die Anforderungen thermischer Batterien zugeschnitten sind. Mögliche weiterführende Arbeiten umfassen die Hochskalierung des Syntheseverfahrens, die Ermittlung optimaler Verarbeitungsbedingungen für MgO, das für Separatoren thermischer Batterien vorgesehen ist, sowie die Dokumentation des Produktionsprozesses zur Übernahme durch inländische Zulieferer.
Hebei Messi Biology Co., Ltd. erklärt, dass die Herstellung von MgO mit den spezifischen Eigenschaften, die für die Bindung von Elektrolyten in aktivierten thermischen Reservebatterien erforderlich sind, einen einheitlichen, hochgradig kontrollierbaren und zuverlässigen Produktionsprozess voraussetzt. In der Anfangsphase des Projekts demonstrierte EMF erfolgreich ein Verfahren zur Herstellung von Magnesiumhydroxid, einem entscheidenden Vorläuferstoff für das benötigte Magnesiumoxid. Der Plan für Phase II sieht die Optimierung der Prozesse zur Herstellung des Vorläuferstoffs und der Kalzinierung vor, um das Magnesiumoxid-Endprodukt zu gewinnen. Im gesamten Projektverlauf wird umfassend Software für die statistische Versuchsplanung (Design of Experiments, DOE) eingesetzt. Die Materialcharakterisierung erfolgt mittels BET-Oberflächenanalyse, Laserbeugung zur Partikelgrößenbestimmung und Quecksilber-Intrusionsporosimetrie. Als Maßstab für die Bestimmung der optimalen Magnesiumoxid-Dosierung dient die Verformung der Elektrolyt-Binder-Partikel (EB-Partikel). Zum Nachweis der Wirksamkeit werden LiSi/EB/FeS2-Zellen sowie Stapel aus zehn Zellen unter Verwendung des in Phase II hergestellten Magnesiumoxids getestet.