Az elmúlt néhány évben a lítium a globális elektromos átmenet egyik legfontosabb fémjévé vált.

HIRDETÉS

HIRDETÉS

Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a lítium-ion akkumulátorokon keresztül széles körben használják az elektromos járművekben (EV-kben). Ezek nagy energiasűrűséget, könnyű szerkezetet és gyors töltési kapacitást biztosítanak, valamint hosszú élettartamot biztosítanak, ami támogatja a modern hatótávolságot és teljesítményt.

Mint ilyen, kulcsfontosságúvá vált az autóipari villamosítás széles körű gyakorlati előrelépéseinek eléréséhez.

A lítium azonban továbbra is létfontosságú, hosszú távú strukturális ellátási kihívásokkal néz szembe, ami arra késztette, hogy több elektromos járműgyártó fontolóra vegyen más alternatívákat, például a mangánt és a magnéziumot.

Miért magnézium?

A magnézium, egy másik kritikus fém az elektromos járművek és az energiatároló akkumulátorok számára, potenciálisan kulcsfontosságú alternatívája lehet a lítiumnak az elektromos járművekben.

Ez azért van így, mert olcsóbb, bőségesen megtalálható szerte a világon, és több energiát is tárol. Biztonságosabbnak is tartják, mint a lítiumot, mivel nem képezi a dendritnek nevezett éles tüskéket, amelyek a lítium akkumulátorok időnként rövidzárlatát vagy meggyulladását okozzák.

A magnézium akkumulátor kisebb helyen is több energiát képes tárolni, ami jelentős méret- és hatékonysági előnyökkel járhat a kompaktabb járműveket készítő elektromos járművek gyártói számára.

Ez a tengervízben és a talajban egyaránt megtalálható egyik leggyakoribb elem, amely segíthet a gyártóknak megkerülni a lehetséges ellátási korlátokat lítiummal.

A magnéziumionok a lítiumionok kétszeresét is hordozzák, +2 töltés mellett, ami segíthet a nagyobb térfogati kapacitás fenntartásában, így kompaktabb, energiasűrűbb energiatárolást tesz lehetővé mind az elektromos járművek, mind az egyéb eszközök számára.

Kína állítja elő a világ magnéziumának túlnyomó többségét, ami 2025-ben a világ elsődleges magnéziumának 87-95%-át teszi ki, ami 830 000 és 950 000 metrikus tonna közé esik.szerinta Visual Capitalist's Elementshez.

Ez főként kiterjedt dolomitkészletekből származik, a legnagyobb magnéziumkészlet pedig Liaoning tartományban található.

A második legnagyobb magnéziumtermelő Izrael, amely főként a Holt-tengerből nyeri ki a fémet. Oroszország és Brazília további jelentős termelők, és néhány kulcsfontosságú magnéziumtartalék Satkában és Brumadóban található.

A mangán a lítium akkumulátorok támogatásaként is megjelenik, ahelyett, hogy teljesen kicserélné őket. Ez annak köszönhető, hogy a mangán akkumulátorok sokkal alacsonyabb energiasűrűséggel rendelkeznek, és nem tölthetők könnyen több százszor. Alacsonyabb feszültséget is biztosítanak.

Mint ilyenek, jól működnek a lítiumrendszerek támogatásában a hibrid rendszerekben, de meghibásodnak nagy teljesítményigény esetén.

Miért ingatagok a lítiumkészletek?

A lítiumellátással szembeni egyik legnagyobb kihívás a projektek lassú ütemezése. Ennek az az oka, hogy egy új lítiumbánya megnyitása átlagosan 16-18 évig tart, a kezdeti felfedezéstől az első gyártásig. Ennek oka elsősorban a bonyolult engedélyezési szabályok, a kutatási jogok és a finanszírozási problémák a világ számos régiójában.

A kemény kőzet bányászata is jelentős hulladékot termel, és a sóoldat kitermelése hatalmas mennyiségű vizet emészt fel azokon a száraz területeken, ahol a lítium általában megtalálható. Ez a helyi közösségek és környezeti csoportok fokozottabb ellenőrzéséhez vezet.

Hasonlóképpen, a korábbi túlkínálat következtében a közelmúltban lezuhant lítiumárak miatt a bányászati ​​beruházások és kutatási költségvetések némileg csökkentek. Ez jelentősen veszélyezteti a jövőbeli termelés és a globális zöld átállás csővezetékét.

A lítium nagy része szintén Ausztráliában és Dél-Amerika „lítium-háromszögében” összpontosul, miközben Kína ellenőrzi az akkumulátor-minőségű anyagok előállításához szükséges finomítási kapacitás jelentős részét.

Magnézium akkumulátorok?

Jelenleg a legtöbb magnézium akkumulátor még tesztelési fázisban van olyan szervezetek által, mint a Waterloo Egyetem.

Egyes nagy autógyártók azonban egyre gyakrabban fejlesztenek és kísérleteznek magnéziumban gazdag vagy mangánnal adalékolt alternatívákkal, mint például a lítium-mangánban gazdag vagy LMFP-sejtek vagy a hosszú távú magnéziumkémia.

Az MG (SAIC Motor) a közelmúltban új lítium-mangán-oxid (LMO) félszilárd fázisú SolidCore akkumulátortechnológiát vezetett be olyan modellekben, mint az MG4 EV Urban, amely a tervek szerint 2026 végén jelenik meg az Egyesült Királyság és az európai piacokon.

A General Motors és az LG Energy Solution jelenleg a fejlett lítium-mangánban gazdag (LMR) akkumulátorcellák 2028-as kereskedelmi forgalomba hozatalát tűzte ki célul. Ezek magas mangántartalommal csökkentik a költségeket és növelik az energiasűrűséget a jövőbeni elektromos teherautók és SUV-k számára.

Hasonlóképpen, a Toyota is finanszírozott hosszú távú célzott kutatásokat a szabványos lítiumkémia nagy kapacitású magnézium-alternatívákkal való helyettesítésére. Az azonban még mindig nem világos, hogy a haszongépjárművek mikor használhatják ezt a technológiát, mivel a kutatók még mindig az elektrolit további stabilizálására várnak.

A Great Wall Motor félig szilárd magnéziumöntési technológiát is használ az alkatrész tömegének csökkentése érdekében, míg a Tesla szelektív magnéziumötvözet alkatrészeket épített be a Model 3-ba és a Model Y-be.

Miért nem olyan elterjedtek még a magnézium akkumulátorok?

Míg a magnézium akkumulátorok iránt egyre nagyobb érdeklődés mutatkozik a lítium lehetséges alternatíváiként, jelentős kihívások várnak rájuk, mielőtt még tömegesen el lehetne őket fogadni.

A magnézium egyik legnagyobb hátránya a lassú ionmozgás, ami azt jelenti, hogy a magnéziumrészecskék lassabban mozognak az akkumulátor anyagában.

Ez nagyon lassú töltési időt és gyenge teljesítményt okoz gyors gyorsításkor, valamint gyenge hideg időjárási teljesítményt. Ezek a tényezők megnehezíthetik a magnézium akkumulátorok számára, hogy megfeleljenek a gyorstöltő és a nagy teljesítményű lítium elektromos járművek akkumulátorainak.

Jelenleg is nehéz olyan folyadékot, szilárd anyagot vagy elektrolitot találni, amely lehetővé teszi a magnézium könnyű mozgását anélkül, hogy lebomlana, mivel azok az elektrolitok, amelyek sikeresen mozgatják a magnéziumionokat, végül korrodálják az akkumulátor belső alkatrészeit.

Hasonlóképpen, hihetetlenül bonyolult marad egy olyan katódanyag megtalálása, amely ellenáll a magnéziumionok behelyezésének és eltávolításának anélkül, hogy lebomlana.