Akumulatory nowej generacji

Toyota pracuje nad technologiami akumulatorów magnezowo-jonowych, za sprawą których możemy stać się jeszcze bardziej mobilni. Badacze japońskiego koncernu rozwiązali jeden z największych problemów w konstruowaniu efektywnych ogniw magnezowych.

Mobilną rewolucję XXI wieku umożliwiły - oprócz miniaturyzacji elektroniki - akumulatory litowe, obecne dziś praktycznie we wszystkich niezależnie zasilanych urządzeniach, takich jak smartfony, tablety, laptopy i drony.

Główne zalety tych urządzeń 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. Urządzenia te wykorzystywane są przy konstruowaniu samochodów elektrycznych umożliwiających podróżowanie na większe odległości.

Wspomniany rodzaj akumulatorów ma jednak swoje wady. Jedną z nich jest to, że podstawowy surowiec niezbędny do ich produkcji, czyli lit, jest pierwiastkiem stosunkowo rzadkim, występującym co prawda powszechnie, ale w bardzo małych ilościach.

Przełomem w tym zakresie 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.

Wspomniany pierwiastek ma nad litem kilka przewag. Magnez jest przede wszystkim bardziej rozpowszechniony, stabilniejszy (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.

Specjaliści w TRINA rozwiązali te problemy poprzez zastosowanie 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.

Co prawda na praktyczne zastosowanie wspomnianych osiągnięć trzeba będzie jeszcze trochę poczekać, jednak kwestia „litowego kryzysu” nie powinna być już tak problematyczna.

(ik)

Źródło: PIM, fot. Toyota