Magnesium gaat lithium vervangen in batterijen

Onderzoekers van het Toyota Institute (Noord-Amerika) hebben voorgesteld om batterijen op basis van magnesium te ontwikkelen. Volgens ingenieurs is dit element zeer geschikt voor batterijen. Bovendien zullen dergelijke batterijen veiliger en efficiënter zijn dan lithium-ionbatterijen, en geschikt voor diverse apparaten - van telefoons tot auto's.

Lithium is zeer brandbaar bij blootstelling aan lucht, waardoor batterijen die ervan gemaakt zijn, gevaarlijk kunnen zijn. Om de veiligheid van lithium-ionbatterijen te verbeteren, werd een methode gebruikt om lithium te combineren met grafietstaven en het aantal ionen te verminderen. Dit droeg bij aan een lagere dichtheid en beperkte de hoeveelheid opgeslagen energie.

Magnesium is een stabieler element, vooral in wisselwerking met lucht. Bovendien is het energie-intensiever dan lithium. Toch blijkt het een hele uitdaging om met magnesium een elektrolyt te creëren die effectief energie kan overdragen.

De situatie veranderde dramatisch toen Rana Mohtadi, senior wetenschapper bij Toyota, haar collega's hoorde praten over de problemen bij het creëren van een elektrolyt die energie kon overdragen zonder magnesium te vernietigen. Dit bracht haar op het idee dat de eigenschappen van materialen die gebruikt worden om waterstof op te slaan, toegepast konden worden op een magnesiumbatterij. Rana Mohtadi deelde haar gedachten met haar collega's, en de wetenschappers begonnen onmiddellijk met onderzoek om Mohtadi's hypothese te testen.

Volgens het hoofd van de onderzoeksgroep van Toyota kan de ontdekking niet aan één persoon worden toegeschreven, maar is het de verdienste van verschillende onderzoekers van het instituut die in één team werkten. De onderzoekers hebben hun werk al beschreven en gepubliceerd in een van de wetenschappelijke publicaties. Ingenieurs van Toyota hopen dat hun ontdekking andere wetenschappers zal helpen bij de ontwikkeling van magnesiumbatterijen die geschikt zijn voor dagelijks gebruik en die niet minder populair zullen worden dan lithium-ionbatterijen nu zijn.

Volgens experts konden magnesiumbatterijen hun potentieel niet volledig benutten vanwege hun afhankelijkheid van chloridesystemen. Elektrolyten hadden een aanzienlijke anodische stabiliteit, maar de vernietiging van metalen componenten veroorzaakte een afname van de batterijprestaties. Toyota-specialisten gebruikten boorclusteranionen, monocarboraan, die een eenvoudig type magnesiumzout produceren dat volledig compatibel is met metallisch magnesium, en de batterij vertoonde een oxidatieve stabiliteit die die van etheroplosmiddelen aanzienlijk overtrof. De passiviteit en niet-agressieve aard van magnesiumelektrolyt maken het mogelijk om de testmethoden voor de kathode die in standaard platte batterijen wordt gebruikt, te standaardiseren. Deze ontdekking opent nieuwe mogelijkheden voor onderzoekers bij de ontwikkeling van magnesiumelektrolyten en hun toepassingen.

Er moet nog veel werk worden verzet door onderzoekers voordat batterijen op basis van magnesium kunnen worden ontwikkeld. Voorlopige schattingen geven aan dat dergelijke batterijen binnen 15 tot 20 jaar beschikbaar zullen zijn.

[ 1 ], [ 2 ]