Mangezowo-jonowe baterie Toyoty będą przełomem, na który czekamy?

Strona głównaMangezowo-jonowe baterie Toyoty będą przełomem, na który czekamy?
10.05.2016 15:04
Toyota i-Road
Toyota i-Road
Mateusz Żołyniak
Mateusz Żołyniak

Toyota pochwaliła się ostatnio pracami nad nowym typem baterii, który może w przyszłości wyprzeć ogniwa litowo-jonowe. Co o nich wiadomo?

Wczoraj wspominałem o ogniwach o wydłużonej żywotności, które przygotował zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego, a dzisiaj czas na baterie magnezowo-jonowe. Nad rozwiązaniem tym pracuje wiele różnych grup badawczych, w tym zespół z Toyota Research Institute of North America.

Pora zająć się ogniwami magnezowo-jonowymi

Naukowcy przez długi czas nie brali pod uwagę zastąpienia roztworu soli litu elektrolitem z jonami magnezu. Wynika to z większej reaktywności drugiego pierwiastka (Mg), który miałby tworzyć bardziej złożone związki utrudniające ruch jonów w elektrolicie. Opublikowane w 2014 roku badania, za którymi stał zespół z Lawrence Berkeley National Laboratory (należącego do Uniwersytetu Kalifornijskiego), pokazały jednak, że obawy te były bezpodstawne.

Skłoniło to wiele instytutów do rozpoczęcia prac nad opracowaniem baterii magnezowo-jonowych. Jeden z pierwszych projektów takiego ogniwa już pod koniec 2014 roku zaprezentował zespół badaczy z tajwańskiego National Cheng Kung University. Kilka miesięcy później swoje trzy grosze dołożyli naukowcy z Toyota Research Institute of North America, którzy postanowili ostatnio przypomnieć światu o opracowywanym przez siebie nowym typie baterii.

Czym charakteryzują się baterie magnezowe?

Zespoły pracujące nad nowym rozwiązaniem zgodnie twierdzą, że wykorzystanie jonów magnezu daje wiele korzyści. Ich główną zaletą jest to, że przenoszą podwójny ładunek dodatni, co prowadzi do zwiększenia pojemności baterii (w porównaniu do ogniwa litowo-jonowego o tym samym rozmiarze).

Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory i Toyota Research Institute of North America uważają, że wykorzystanie magnezu zamiast litu umożliwia zwiększenie od 8 do 12 razy pojemność akumulatora. Do tego 5-krotnie rośnie efektywność jego ładowania i rozładowywania. To nie koniec zalet.

Schemat działania baterii magnezowo-jonowych w porównaniu z dostępnymi rozwiązaniami litowo-jonowymi
Źródło zdjęć: © beilsteinjournals.org
Schemat działania baterii magnezowo-jonowych w porównaniu z dostępnymi rozwiązaniami litowo-jonowymi

Baterie magnezowo-jonowe mają cechować się możliwością pracy w szerszym zakresie temperatur, który wynosi od -30 stopni C do 55 stopni C. Ogniwa mają lepiej znosić niskie temperatury (akumulatory litowo-jonowe mają problem z pracą poniżej -15 stopni C) oraz mają być o wiele mniej łatwopalne. Na zwiększoną odporność przekłada się warstwa tlenku magnezu, którym pokryta jest powierzchnia elektrod.

Co pozostaje problemem?

Koncept baterii magnezowo-jonowych prezentuje się bardzo interesująco, ale nie można liczyć niestety na jego szybką realizację. Naukowcy muszą uporać się jeszcze z szeregiem trudności związanych ze składem chemicznym elektrolitu czy budową katody i anody. Problemów dostarcza również projekt samej konstrukcji nowych baterii - ta musi być wytrzymała, dostosowana do wielu typu urządzeń różnej wielkości i poddawana recyklizacji.

Kryształy magnezu wytworzone w procesie Pidgeon
Źródło zdjęć: © wikipedia
Kryształy magnezu wytworzone w procesie Pidgeon

Minie więc jeszcze kilka ładnych lat zanim proces masowej produkcji baterii magnezowo-jonowych zostanie w pełni opracowany. Nie dziwi więc, że zespół z Toyota Research Institute of North America szuka partnerów z innych ośrodków badawczych, aby wspólnymi siłami przyspieszyć rozwój nowych akumulatorów.

Zaangażowanie Toyoty daje nadzieję

Może wydawać się, że rozwiązania magnezowo-jonowe podzielą los innych przełomowych odkryć w dziedzinie baterii. Co jakiś czas pojawiają się bowiem informacje o nowych, niezwykle pojemnych ogniwach czy błyskawicznie ładowanych akumulatorach, ale słuch bardzo szybko o nich ginie.

Koncept Toyoty FCV
Koncept Toyoty FCV

W tym jednak przypadku pewne nadzieje daje zaangażowanie Toyoty i innych producentów samochodów, którzy potrzebują nowych baterii dla elektrycznych samochodów. Dostępne obecnie ogniwa litowo-jonowe zapewniają niewielki zasięg takich pojazdów, a możliwości ich ulepszania są niewielkie. Można liczyć, że rozwiązania tworzone z myślą o przemyśle motoryzacyjnym, pomogą również w rozwoju baterii dla smartfonów, tabletów czy nawet inteligentnych zegarków.

Oceń jakość naszego artykułuTwoja opinia pozwala nam tworzyć lepsze treści.
Udostępnij:
Wybrane dla Ciebie
Komentarze (0)