Badacze z amerykańskich laboratoriów Toyoty opracowali rozwiązanie, umożliwiające stworzenie tańszych i bezpieczniejszych akumulatorów o znacznie większej pojemności.
Naukowcy pracujący w laboratoriach Toyota Research Institute of North America (TRINA) w Ann Arbor w stanie Michigan dokonali istotnych postępów w pracach nad akumulatorami nowej generacji, odznaczającymi się szeregiem zalet w stosunku do akumulatorów litowo-jonowych bądź litowo-polimerowych używanych obecnie np. w samochodach elektrycznych.
Jednym z obiecujących kierunków rozwoju tego rodzaju akumulatorów jest zastąpienie litu innym metalem lekkim – magnezem. W przeciwieństwie do jednowartościowego litu, jest on dwuwartościowy, co samo w sobie oznacza możliwość gromadzenia dwukrotnie większego ładunku elektrycznego przez każdy atom. Magnez jest też bardziej rozpowszechniony w przyrodzie, a więc tańszy, a ponadto bardziej stabilny, co radykalnie zmniejsza ryzyko pożaru, będące jedną z największych wad akumulatorów litowo-jonowych. Przez długi czas jednak na przeszkodzie do stworzenia akumulatorów wykorzystujących magnez stał brak odpowiedniego elektrolitu, nie powodującego korozji elementów akumulatora.
Przełom przyniosła współpraca zespołu pracującego nad akumulatorami magnezowymi z badaczami zajmującymi się materiałami zdolnymi przechowywać wodór dla pojazdów zasilanych ogniwami paliwowymi, takich jak Toyota Mirai. Inżynier Rana Mohtadi zaproponowała wówczas wypróbowanie w akumulatorach magnezowych związków stosowanych do przechowywania wodoru. Dalsze badania potwierdziły, że to był strzał w dziesiątkę.
Batteries are made up of three main components; a ANODE (-), a CATHODE (+) and between them, a ELECTROLYTE. Electrons move between the anode and the cathode through the external circuit, while ions are transported through the electrolyte to balance the charge. Different metal combinations require different electrolytes that must efficiently allow the movement of ions while not corroding the anode and cathode.
– „Udało nam się wykorzystać materiał używany wcześniej tylko do przechowywania wodoru i stworzyć z niego praktyczny i konkurencyjny składnik akumulatorów magnezowych” – mówi Mohtadi – „To było fascynujące”.
Nie mniej niezwykły był wpływ na to odkrycie kultywowanej przez Toyotę kultury różnorodności i współpracy.
– „Wyniki tych prac świadczą o sile naszego zespołu” – mówi szef Energy Storage Group w TRINA, Paul Fanson – „Staramy się kojarzyć ludzi o różnych specjalnościach i zajmujących się różnymi technologiami i umożliwiać im współpracę. Ten przykład potwierdza, że nasze podejście świetnie się sprawdza.”
Wprowadzenie akumulatorów nowej generacji na rynek wymaga jeszcze wielu lat badań, jednak Toyota nie zamierza zachować odkrycia wyłącznie dla siebie. – „Chcielibyśmy, aby nowy elektrolit stał się standardem w akumulatorach magnezowych. Pragniemy, aby inni badacze włączyli się w prace nad ich dalszym rozwojem” – mówi Oscar Tutusaus, współpracownik Rany Mohtadi.
Efektem tych prac będą akumulatory o większej gęstości energii, pozwalające np. zwiększyć zasięg samochodów hybrydowych, takich jak Toyota Prius, Prius Plug-in, Auris Hybrid, Yaris Hybrid, RAV4 Hybrid czy Lexus CT 200h, w trybie elektrycznym.
