Magnezyum iyon bataryalar lityum iyon bataryalara karşı güvenli, düşük maliyetli ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir alternatif olarak geliştirilen batarya türü olarak gelecek vadediyor. Magnezyum pillerin avantajı anot tarafında kullanıldığında katkılı lityum alternatiflerine göre yüksek enerji yoğunluğuna sahip olması. Güvenli, kararlı ve düşük maliyetli olmasının yanı sıra magnezyumun doğada daha fazla bulunması da magnezyum iyon bataryaları gelecek vadeden bir alternetif yapıyor.
Magnezyum bataryaların sulu ve kuru elektrolitlere sahip iki çeşidi bulunuyor. Kuru elektrolitlere sahip magnezyum bataryalar yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmakla beraber, performansının koruması için yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyuyor. Bunun yanısıra toksisitesi ve yanıcılığı sebebiyle güvenlik riski taşıyor. Sulu elektrolite sahip magnezyum bataryalar ise daha güvenli olmakla beraber dar elektrokimyasal stabilitesi sebebiyle düşük voltaja (1.5V) ve enerji yoğunluğuna sahipler.
Lityum iyon pillere denk enerji yoğunluğu
Hong Kong Üniversitesi’ndeki araştırmacılar ise farklı bir yaklaşım benimseyerek yarı katı hal magnezyum iyon batarya geliştirdiler. Geliştirdikleri batarya 2.4 V gerilime ve 264 Wh/kg enerji yoğunluğuna sahip. Bu değerler şuanki magnezyum iyon bataryaların çok üzerinde ve lityum iyon bataryalara denk seviyede.
“Oyun değiştiren bir gelişme”
Araştırma ekibinde bulunan profesör Dennis Y.C. geliştirdikleri batarya için “oyun değiştiren bir gelişme” tabirini kullanarak, “Yarı katı hal pilimiz her iki dünyanın en iyi özelliklerini birleştirerek, kuru sistemlerin yüksek voltajını ve sulu sistemlerin ise güvenliğini ve uygun maliyetini sunuyor. Bu gelişme yüksek performanslı magnezyum iyon pillerin geliştirilmesi konusunda ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır.” sözlerini sarfetti.
Ekstrem soğukta bile kapasitesini koruyor
Araştırma ekibi ekstrem soğuk koşulda (-22 derece) geliştirdikleri bataryayı teste tabi tuttuklarında 900 döngü sonunda dahi bataryanın kapasitesini %90 oranında koruduğunu gözlemlediler.
Araştırma ekibinden Doçent Wending Pan, “Araştırmamızda sunulan elektrolit geliştirme stratejisi, magnezyum iyon pilleri ötesinde, çinko iyon ve alüminyum iyon piller gibi diğer çok değerlikli metal iyon pillere kadar uzanan bir potansiyel taşıyor” dedi. Son olarak “Bu çalışmanın, yalnızca verimli değil aynı zamanda çevre dostu olan yeni nesil enerji depolama çözümlerinin önünü açacağına inanıyoruz.” sözlerini sarfetti.