Magnesiumbatterij verrast: lithium-opvolger werkt nu écht en laadt razendsnel op
In dit artikel:
Onderzoekers van Tohoku University (Japan) hebben een prototype oplaadbare magnesiumbatterij ontwikkeld die wél bij kamertemperatuur werkt en snel oplaadt, volgens een recent artikel in Communications Materials. Het team rond Tetsu Ichitsubo loste het oude knelpunt — zeer trage beweging van magnesiumionen in kathodematerialen — op door een amorf oxidekathodemateriaal te ontwerpen met de samenstelling Mg0.27Li0.09Ti0.11Mo0.22O. Dit materiaal gebruikt een ionenuitwisseling tussen lithium en magnesium, waardoor magnesiumionen veel sneller door de kathode kunnen diffunderen dan bij eerdere ontwerpen.
In een praktische demonstratie bouwden de onderzoekers een volledige knoopcel die meer dan 2,5 volt leverde en continu een blauwe LED liet branden; de cel bleef stabiel gedurende 200 laad-/ontlaadcycli. Chemische analyses tonen aan dat de opgeslagen lading daadwerkelijk door magnesiumintercalatie komt en niet door ongewenste nevenreacties, wat de betrouwbaarheid van de vondst ondersteunt.
De studie formuleert ook concrete ontwerprichtlijnen voor volgende generaties kathodematerialen: het creëren van voldoende vrije ruimte in het materiaal, het verkleinen van de deeltjes tot nanoschaal om ionen sneller te laten bewegen, en het selecteren van elektrolyten die compatibel zijn met deze systemen. Deze eigenschappen samen maken het mogelijk om magnesiumbatterijen praktisch inzetbaar te maken.
Waarom dit belangrijk is: magnesium is veel meer beschikbaar en veiliger in gebruik dan lithium, en het succes van een werkende RMB bij kamertemperatuur kan de afhankelijkheid van schaarse lithiumvoorraden verminderen en de milieu-impact van batterijfabrikage verkleinen. Ichitsubo waarschuwt dat dit slechts een eerste stap is, maar: “Dit is nog maar het begin.” Opschaling en verdere optimalisatie zijn noodzakelijk voordat magnesiumbatterijen commercieel concurrerend zijn, maar de doorbraak brengt een lithiumvrij alternatief aanzienlijk dichterbij.