Ist Lithium nicht die einzige Wahl der Batterie? Kann Magnesium die Lithiumbatterie ersetzen?

Lithium-Ionen-Batterien sind zum bevorzugten energiespeichermedium für Mobiltelefone für Elektrofahrzeuge und zur Unterstützung großer Netze geworden. Lithium ist jedoch nicht das einzige Leichtmetall, das in Batterien verwendet werden kann. Infolgedessen untersuchen Forscher auf der ganzen Welt andere Kandidaten, die möglicherweise kommerzialisiert werden.

Magnesium ist besonders interessiert. Möglicherweise können Batterien aus Metall hergestellt werden. Magnesium hat eine höhere Energiedichte als heutige Lithium-Ionen-Batterien, eine höhere Stabilität und geringere Kosten. Zumindest sind dies die Prognosen der Wissenschaftler des Nationalen Labors für erneuerbare Energien (NREL) des Energieministeriums. Sie werden in der "natürlichen Chemikalie" detailliert vorgestellt.

Die Wissenschaftler der NREL-Abteilung für Materialwissenschaften, "natürliches" Papier, Mitautor des Sprungbretts, haben in der Pressemitteilung von NREL in den USA festgestellt: "Die wichtigste Lithium-Ionen-Batterietechnologie ist nahe an der größten Energie pro Volumeneinheit, die gespeichert werden kann Ein dringender Forschungsbedarf kann mehr Strom zu geringeren Kosten für Batteriechemikalien liefern. "

Magnesium hat bei Batterieanwendungen mehrere andere Vorteile gegenüber Lithium. Jedes Magnesiumatom setzt während der Entladungsphase der Batterie zwei Elektronen frei, während die Elektronen von Lithium ein Elektron sind. Dadurch ist es möglich, fast die doppelte Leistung einer Lithiumbatterie bereitzustellen. Außerdem bildet Magnesium während der Batterieladephase keine Dendriten auf der Metalloberfläche. Scharfe Dendriten, die auf der Oberfläche von Lithiummetall wachsen, können einen Kurzschluss in der Batterie verursachen. Das Fehlen von Dendritenwachstum sollte die Handhabung und Sicherheit von Magnesiumbatterien erleichtern. Schließlich ist Magnesium häufiger und leichter verfügbar als Lithium. Laut dem US Geological Survey ist es das achtreichste Element, das kommerziell aus Mineralvorkommen oder Meerwasser gewonnen werden kann.

Magnesium in Batterieanwendungen gibt es jedoch einige Probleme. Dies ist der Ort, an dem sich NREL-Wissenschaftler konzentrierten. Das größte Problem ist, dass mit der traditionellen Magnesiumcarbonat-Elektrolytreaktion in Form einer passiven Schicht auf der Metalloberfläche ACTS als Barriereschicht und Magnesiummetall-Magnesiumionen beim Ladevorgang eintrifft. Forscher des nationalen Labors für erneuerbare Energien müssen eine feste Grenzflächenschicht finden, mit der sie Magnesium beschichten können, um die Reaktion mit Elektrolyt zu verhindern - aber es können immer noch Magnesiumionen in und aus der Metalloberfläche gebildet werden.

Sie wählten ein synthetisches teilkristallines organisches Polymerharz Polyacrylnitril. Es wird in Faserform verwendet, um eine Vielzahl von Produkten wie Markisen im Freien, Yachtsegeln, Betonverstärkung und den Ausgangspunkt für Kohlefaserstränge herzustellen. Das organische Polymer wird mit einem Magnesiumionensalz gemischt und mit Magnesiummetall beschichtet, um es vor Elektrolytschäden zu schützen. Laut NRELs Bericht sind Prototypen von Batteriezellen aus beschichtetem Magnesiummetall vielversprechend und erreichen ein reversibles Laden und Entladen - was noch nie zuvor gezeigt wurde.

Wie fast alle Durchbrüche in der Batterieforschung muss die Aussage von NREL zu seiner Magnesiumbatterie als erster Schritt auf dem Weg zu einem kommerziellen Weg angesehen werden. Dies ist jedoch nur der Anfang, in der Hoffnung, andere dazu zu inspirieren, die möglichen Alternativen zu Magnesium als möglichem Lithium zu untersuchen.

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