Tajwańscy naukowcy rozwijają akumulatory magnezowo-jonowe

Kiedy w styczniu 2014 r. zapaliły się akumulatory litowo-jonowe zasilające elektronikę Dreamlinera wiadomość była dla wielu osób szokiem. Winowajcą okazał się zastosowany lit, który łatwo ulega zapłonowi, gdy na przykład wewnątrz baterii uwalniany jest tlen. Baterie zawierające magnez są mniej łatwopalne, ponieważ metal otacza warstwa ochronna tlenku magnezu. Zespół badawczy z Wydziału Inżynierii Materiałowej tajwańskiego Uniwersytetu Narodowego Cheng Kung (NCKU) twierdzi, że opracował nowej generacji baterie magnezowe, które mogłyby zastępować baterie litowe.

Posłuchaj
00:00

W przypadku baterii magnezowych zaletą jest nie tylko mniejsze prawdopodobieństwo ich zapalenia. Jony magnezowe w elektrolicie prowadzą również podwójny ładunek dodatni, zwiększając ilość energii, która może być przechowywana przez akumulator o danym rozmiarze. Szczególnie zainteresowani akumulatorami z jonami magnezu są producenci samochodów o napędzie elektrycznym, ale dotychczas skomercjalizowanie produkcji takich baterii niestety naukowcom umyka.

Jednym z problemów trapiących inżynierów chcących zaprojektować akumulator magnezowy były obawy dotyczące wysokiej reaktywności magnezu. David Prendergast i Liwen Wan, naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory w Kalifornii, opublikowali w październiku 2014 r. wyniki symulacji komputerowej pokazujące, że reaktywność magnezu jednak nie jest żadną przeszkodą. Istniejące przekonanie, że jony magnezu będą tworzyć złożone związki utrudniające ruch jonów przez elektrolit okazało się błędne. Symulacje wykazały, że jony tworzą tylko cztery wiązania koordynacyjne zamiast sześciu, co daje koordynacyjny związek magnezowo-jonowy znacznie mniejszy i jednocześnie bardziej wydajny niż oczekiwano.

Przedstawiając nowe baterie magnezowe, kierujący zespołem badaczy prof. Fei-Yi Hung powiedział - Kontrolujemy reakcję redukcji i utleniania magnezowych elektrod membranowych oraz magnezowych elektrod proszkowych w celu zwiększenia stabilności prototypu akumulatora. Pojemność baterii magnezowej jest od 8 do 12 razy wyższa niż w baterii litowej. Ponadto 5 razy wyższa jest też efektywność ładowania i rozładowywania.

Profesor porównywał też możliwości pracy urządzeń zasilanych bateriami litowymi i magnezowymi. Urządzenia z akumulatorami litowymi nie mogły bezproblemowo pracować w temperaturze poniżej minus 15°C, a w przypadku zasilania akumulatorem magnezowym uzyskano poprawną pracę w temperaturze od minus 30 do plus 55°C.

Według Davida Prendergasta odkrycie tajwańskiego zespołu powinno teraz skłonić do pracy inne grupy badawcze. Problemem pozostaje nadal opracowanie rozwiązań chemicznych dotyczących anod, katod i elektrolitów tak, aby były wzajemnie kompatybilne i przyjazne dla środowiska.

źródło: National Cheng Kung University

Powiązane treści
Rząd Tajwanu zamierza w ciągu 3 lat wesprzeć 30 tysięcy start-upów
Więcej elektroniki, to i więcej baterii
Akumulatory dla elektroniki przenośnej staną się niewidocznie małe
Postęp w rozwoju baterii - dobre i złe wieści
Niedopałki papierosów surowcem do produkcji baterii
Piasek zwiększy efektywność baterii litowo-jonowych
Zademonstrowano baterię pozwalającą naładować telefon w 30 sekund
Opracowano koncepcję baterii protonowej
Tworzywa zdolne do samonaprawy zwiększą trwałość baterii litowo-jonowych
Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda rozwijają efektywne baterie cynkowo-powietrzne
Oddychające biobaterie z Instytutu Chemii Fizycznej PAN
Rewolucyjna bateria litowo-powietrzna od IBM-a do pojazdów elektrycznych
Zobacz więcej w kategorii: Gospodarka
Aktualności
W I kwartale 2025 r. globalna sprzedaż półprzewodników wzrosła o 18,8% rok do roku
Aktualności
Perforce i Siemens łączą siły: Nowa platforma do projektowania systemów AI i układów scalonych
Aktualności
Renex rozwija szkolenia IPC w Europie Środkowo-Wschodniej
Aktualności
Ograniczenia eksportu pierwiastków ziem rzadkich będą problemem
Aktualności
Ensign InfoSecurity nagrodzona za Aletheia – AI do wykrywania deepfake’ów w czasie rzeczywistym
Produkcja elektroniki
Branża motoryzacyjna obiera kurs na RISC-V
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Targi zagraniczne
Elmässan Stockholm 2025
Magazyn
Maj 2025
Magazyn
Kwiecień 2025
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów