Akumulatory magnezowo-jonowe zastąpią ich litowo-jonowe odpowiedniki

Akumulator magnezowo-jonowy: magnez zastąpi lit

Za sprawą akumulatorów magnezowo-jonowych staniemy się jeszcze bardziej mobilni. Badacze Toyoty rozwiązali jeden z największych problemów w konstruowaniu efektywnych ogniw magnezowych.

Mobilną rewolucję XXI wieku umożliwiły – obok miniaturyzacji elektroniki – akumulatory litowe, obecne dziś praktycznie we wszystkich autonomicznie zasilanych urządzeniach, takich jak smartfony, tablety, laptopy i drony. Ich główne zalety to duża gęstość energii, czyli zdolność gromadzenia dużej ilości prądu przy małej masie i wymiarach, a także możliwość bardzo szybkiego ładowania i brak efektu pamięciowego, powodującego szybką degenerację ogniw starszych generacji. Akumulatory litowe pozwalają również konstruować samochody elektryczne umożliwiające podróżowanie na większe odległości.

Zobacz też: Po czym poznać, że akumulator niedługo przestanie działać?

Ten tak popularny rodzaj akumulatorów ma jednak także swoje wady. Jedną z nich, która spędza sen z powiek konstruktorom, jest to, że podstawowy surowiec niezbędny do ich produkcji – lit – jest pierwiastkiem stosunkowo rzadkim, występującym co prawda powszechnie, ale w bardzo małych ilościach. Czy wobec tego wkrótce nie grozi nam „litowy kryzys”, który wywinduje w kosmos ceny urządzeń? Wszystko wskazuje na to, że jednak nie.

Przełomem mogą okazać się osiągnięcia badaczy z Toyota Research Institute of North America (TRINA), którzy poinformowali ostatnio o istotnych postępach w pracach nad stworzeniem ogniw, w których lit zastąpiono innym lekkim metalem – magnezem. Magnez ma nad litem wiele przewag – jest od niego znacznie bardziej rozpowszechniony, bardziej stabilny (a więc jego zastosowanie praktycznie wyeliminuje niebezpieczeństwo pożaru, jakie stwarzają ogniwa litowe), a jako pierwiastek dwuwartościowy tworzy jony przenoszące dwukrotnie większy ładunek, niż w przypadku jednowartościowego litu. Objętościowa gęstość energii wynosi w przypadku magnezu 3,833 mAh/cm³ w porównaniu do 2,036 mAh/cm³ dla litu. Dotychczas jednak prace nad akumulatorami magnezowo-jonowymi hamowane były przez trudności ze znalezieniem odpowiedniego elektrolitu, który nie powodowałby szybkiej korozji elektrod.

Naukowcom z TRINA udało się rozwiązać te problemy dzięki zastosowaniu elektrolitu opartego na magnezowych solach monokarboranów (MMC) – kompleksowych związków zawierających bor. Badając różne związki tego rodzaju, odkryli, że aniony o wzorze CB11H12 zapewniają wysoką trwałość magnezowych elektrod i umożliwiają konstruowanie ogniw o znakomitych parametrach. Na praktyczne zastosowanie tych osiągnięć przyjdzie nam trochę poczekać, jednak widmo „litowego kryzysu” nigdy już nie będzie takie groźne.

Źródło: materiały prasowe Toyota