Lithium-Magnesium-Batterie im Vergleich zur Lithium-Ionen-Batterie

Möglicherweise haben Sie in den Nachrichten Gerüchte gehört, dass die Post-Lithium-Ära jetzt beginnt. Die National Renewable Energy Labs haben einen Weg gefunden, die Magnesiumbatterien lebensfähiger zu machen als ihre Lithium-Gegenstücke. Da heutzutage für fast jedes Gerät Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, könnte der technologische Wandel eine große Sache sein. Für die Kommerzialisierung ist es jedoch erforderlich, dass die Forscher und Wissenschaftler auch andere Optionen für bessere Ergebnisse untersuchen.

Hier erfahren wir also, wie die Wissenschaftler diese neue Technologie nützlich gemacht haben und ob sie die Lithium-Ionen-Batterien vollständig ersetzen wird oder nicht. Beginnen wir mit der Beantwortung der einfachsten Frage.

Könnte Magnesium Lithium ersetzen?

Die Antwort auf diese Frage hängt von den Fähigkeiten von Magnesium ab. Möglicherweise weisen die aus Magnesium hergestellten Batterien im Vergleich zu den Lithium-Ionen-Batterien höchstwahrscheinlich eine höhere Energiedichte, größere Stabilität und geringere Kosten auf. In Wirklichkeit sind dies jedoch nur Vorhersagen der Abteilungen des National Renewable Energy Lab.

Derzeit dominiert der lithium-ionen-akku die Batterietechnologie ohne Konkurrenz. Es erreicht jedoch bereits die maximale Menge an gespeicherter Energie pro Volumeneinheit. Daher besteht der Drang, die neuen Batteriechemien zu untersuchen, damit Sie mehr Energie haben können, ohne die Kosten zu erhöhen. Es gibt mehrere Nachteile der Lithium-Ionen-Batterien, die die Unternehmen gezwungen haben, nach einer Alternative zu suchen. Einige der Nachteile dieser Technologie sind nachstehend aufgeführt:

· Eines der größten Probleme bei Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass sie ein Selbstentladungsproblem haben. Selbst wenn der Akku nicht verwendet wird, sinkt die Akkukapazität pro Monat um 1,5%. Und die Selbstentladungsrate steigt mit dem Ladezustand und dem Temperaturanstieg weiter an. Nach einigen Monaten ist die Batterie endgültig leer.

· Obwohl die Batterielebensdauer der Lithiumbatterie gut ist, gibt es viele Faktoren, die dies ändern können. Es umfasst Temperatur, Entladestrom, Ladestrom, Ladebereichszustand und Stromquelle.

· Selbst der Sicherheitsstandard der Lithiumbatterie entspricht nicht den Anforderungen zu Hause. Es besteht die Möglichkeit, dass während des Abbaus der Batterien fünf häufige exotherme Reaktionen auftreten, die alle riskant sind.

Das Gute an der Lithium-Ionen-Technologie ist jedoch, dass all diese Nachteile behoben werden können, wenn die Verbraucher darauf achten. Es ist offensichtlich, dass alles mit einer bestimmten Lebensdauer verbunden ist. Und eines Tages wird das Lithiummetall auch ein seltenes Metall. Daher müssen Unternehmen in Experimente mit anderen relevanten Batterietechnologien investieren.

Eigenschaften der Lithium-Magnesium-Batterie:

Die grundlegenden Eigenschaften der Magnesiumbatterie sollen gegenüber dem Lithium-Ionen viele Vorteile haben. Wir sind uns alle einig, dass Magnesium als Post-Lithium-Strategie ein vielversprechendes Material zu sein scheint. Es wird erwartet, dass es als Anodenmaterial eine bessere Energiedichte und Sicherheit bietet. Einige erwähnenswerte Eigenschaften der Magnesiumbatterie:

· Im Vergleich zur Lithiumanode zeigen Magnesiumanoden bei geringer Stromdichte keine Dendritenbildung. Dies verhindert eine Interkalation an der Anode, was ein großes Problem für die Lithiumanoden darstellt.

· Das Fehlen der Interkalationsschicht verbessert theoretisch die relative volumetrische Energiedichte der Anode um das Fünffache.

· Darüber hinaus ist Lithium ein knappes Material, während die Magnesiumquellen sehr groß sind. Daher hat das Material auch einen Kostenvorteil gegenüber Lithium.

· Das Risiko einer Magnesiumbatterie ist ebenfalls erheblich geringer. Aufgrund der fehlenden Kristallbildung auf der Metalloberfläche ist die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses der Batterie geringer.

· Darüber hinaus ist das Recycling von Magnesium ebenfalls einfach.

Typischerweise wird Polyacrylnitril als Elektrolyt in der Magnesiumbatterie verwendet, da es sich um ein synthetisches, teilkristallines und organisches Harz handelt. Wenn das Polymer mit Magnesiumionensalz gemischt und das Metall damit beschichtet wird, kann die Reaktion mit dem Elektrolyten verhindert werden. Einige Prototypen wurden mit diesem Konzept entworfen und es hat vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Es ermöglicht das reversible Laden und Entladen, was eine gute Nachricht ist.

Anwendung der Lithium-Magnesium-Batterie:

Bei der Anwendung der Magnesiumbatterie könnten die Wissenschaftler auf einige Probleme stoßen. Das Hauptproblem, das beseitigt werden muss, ist die Reaktion von Magnesium mit herkömmlichen Carbonatelektrolyten. Es bildet eine passive Schicht auf der Oberfläche des Metalls, die sich in eine Barriere umwandelt und verhindert, dass die Magnesiumionen während des Ladens das Metall erreichen. Daher müssen die Forscher eine feste Interphasenschicht finden, mit der das Magnesiummetall beschichtet werden kann, wodurch die Reaktion mit Elektrolyt verhindert wird. Infolgedessen können sich die Ionen ohne Schwierigkeiten zur und von der Metalloberfläche bewegen.

Derzeit behaupten Honda und Saitec, die Magnesiumbatterietechnologie erfolgreich kommerzialisiert zu haben.

Obwohl die Wissenschaftler und Forscher versuchen, einen Durchbruch in der Batterietechnologie zu erzielen, ist der Weg zur Kommerzialisierung noch lang. Wir hoffen sehr, dass so bald wie möglich ein Ersatz für Lithium-Ionen-Batterien gefunden wird. Verschiedene strategische Allianzen und Joint Ventures werden geschlossen, um sicherzustellen, dass eine zuverlässige und diversifizierte Versorgung mit Lithium in den kommenden Jahren aufrechterhalten wird. Mit zunehmender Verwendung der Lithiumchemie wird die Quelle knapp. Wir können also nur hoffen, dass die großen Köpfe unseres Planeten eine bessere Alternative finden. Bis dahin wird die Krone der Batterietechnologie immer noch von Lithium-Ionen gehalten und Sie können sie weiterhin zu erschwinglichen Preisen verwenden.