Magnesium korvaa litiumin akuissa

Toyota-instituutin (Pohjois-Amerikka) tutkijat ovat ehdottaneet magnesiumpohjaisten akkujen luomista. Insinöörien mukaan tämä elementti sopii varsin hyvin akkuihin, ja lisäksi tällaiset akut ovat turvallisempia ja tehokkaampia verrattuna litiumioniakkuihin, ja ne sopivat erilaisiin laitteisiin – puhelimista autoihin.

Litium on erittäin helposti syttyvää joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa, joten siitä valmistetut akut voivat olla vaarallisia. Litiumioniakkujen turvallisuuden parantamiseksi käytettiin menetelmää, jossa litiumia yhdistettiin grafiittitankoihin ja vähennettiin ionien määrää, mikä osaltaan pienensi tiheyttä ja rajoitti varastoidun energian määrää.

Magnesium on vakaampi alkuaine, erityisesti ilman kanssa reagoidessaan, ja se on myös energiaintensiivisempi kuin litium, mutta tehokkaan energiansiirtoelektrolyytin luominen magnesiumilla on osoittautunut melkoiseksi haasteeksi.

Tilanne muuttui dramaattisesti, kun Toyotan vanhempi tiedemies Rana Mohtadi kuuli kollegoidensa keskustelevan magnesiumia tuhoamattoman elektrolyytin luomisen ongelmista. Tämä johti hänet ajatukseen, että vedyn varastointiin käytettyjen materiaalien ominaisuuksia voitaisiin soveltaa magnesiumakkuun. Rana Mohtadi jakoi ajatuksensa kollegoidensa kanssa, ja tiedemiehet aloittivat välittömästi tutkimuksen Mohtadin hypoteesin testaamiseksi.

Toyotan tutkimusryhmän johtajan mukaan löytöä ei voida pitää yhden henkilön ansiona, vaan se on useiden instituutin tutkijoiden ansio, jotka työskentelivät yhdessä tiimissä. Tutkijat ovat jo laatineet kuvauksen työstään ja julkaisseet sen yhdessä tieteellisistä julkaisuista. Toyotan insinöörit toivovat, että heidän löytönsä auttaa muita tiedemiehiä kehittämään magnesiumpohjaisia akkuja, jotka soveltuvat päivittäiseen käyttöön ja joista tulee yhtä suosittuja kuin litiumioniakuista nykyään.

Asiantuntijoiden mukaan magnesiumpohjaiset akut eivät kyenneet hyödyntämään täyttä potentiaaliaan kloridijärjestelmien käytön vuoksi. Elektrolyyteillä oli merkittävä anodinen stabiilius, mutta metallikomponenttien tuhoutuminen heikensi akun suorituskykyä. Toyotan asiantuntijat käyttivät booriklusterianioneja, monokarboraania, jotka tuottavat yksinkertaisen magnesiumsuolan, joka on täysin yhteensopiva metallisen magnesiumin kanssa, ja akun hapettumiskestävyys ylitti merkittävästi eetteriliuottimien tason. Magnesiumelektrolyytin passiivisuus ja ei-aggressiivinen luonne mahdollistavat standardien litteiden akkujen katodin testausmenetelmien standardoinnin. Tämä löytö avaa tutkijoille uusia mahdollisuuksia magnesiumelektrolyyttien ja niiden sovellusten kehittämisessä.

Tutkijoilla on vielä paljon työtä tehtävänä ennen kuin magnesiumpohjaisia akkuja voidaan kehittää, ja alustavien arvioiden mukaan tällaisia akkuja ilmestyy 15–20 vuoden kuluessa.

[ 1 ], [ 2 ]