Μπορεί το μαγνήσιο να γίνει το νέο λίθιο για τα ηλεκτρικά οχήματα;

Τα τελευταία χρόνια, το λίθιο έχει αναδειχθεί σε ένα από τα πιο κρίσιμα μέταλλα για την παγκόσμια στροφή στην ηλεκτροκίνηση.

Κυρίως επειδή χρησιμοποιείται ευρέως στα ηλεκτρικά οχήματα (EV), μέσω των μπαταριών ιόντων λιθίου. Αυτές προσφέρουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, χαμηλό βάρος και δυνατότητα ταχείας φόρτισης, μαζί με μεγάλη διάρκεια ζωής σε κύκλους φόρτισης, στοιχεία που υποστηρίζουν τη σημερινή αυτονομία και τις επιδόσεις.

Έτσι, έχει καταστεί καθοριστικός παράγοντας για τη διάδοση και την πρακτική πρόοδο της ηλεκτροκίνησης στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Ωστόσο, το λίθιο εξακολουθεί να αντιμετωπίζει σοβαρές, μακροπρόθεσμες δομικές προκλήσεις στην πλευρά της προσφοράς, γεγονός που οδηγεί όλο και περισσότερους κατασκευαστές EV να εξετάζουν εναλλακτικές όπως το μαγγάνιο και το μαγνήσιο.

Γιατί το μαγνήσιο αποτελεί εναλλακτική;

Το μαγνήσιο, ακόμη ένα κρίσιμο μέταλλο για τα ηλεκτρικά οχήματα και τις μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, θα μπορούσε δυνητικά να αποτελέσει βασική εναλλακτική του λιθίου στα EV.

Και αυτό επειδή είναι φθηνότερο, απαντά σε μεγάλη αφθονία σε όλο τον κόσμο και αποθηκεύει περισσότερη ενέργεια. Θεωρείται επίσης ασφαλέστερο από το λίθιο, καθώς δεν σχηματίζει τις αιχμηρές προεξοχές, τα λεγόμενα δενδρίτες, που μπορούν να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα ή ανάφλεξη στις μπαταρίες λιθίου.

Μια μπαταρία μαγνησίου μπορεί επίσης να αποθηκεύει περισσότερη ενέργεια σε μικρότερο όγκο, κάτι που θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα μεγέθους και αποδοτικότητας σε κατασκευαστές EV που επιδιώκουν πιο συμπαγή οχήματα.

Το μαγνήσιο είναι, επιπλέον, από τα πιο συνηθισμένα στοιχεία τόσο στο θαλασσινό νερό όσο και στο υπέδαφος, γεγονός που θα μπορούσε να βοηθήσει τους κατασκευαστές να παρακάμψουν μελλοντικούς περιορισμούς στην προσφορά λιθίου.

Τα ιόντα μαγνησίου φέρουν επίσης διπλάσιο φορτίο από τα ιόντα λιθίου, +2, γεγονός που μπορεί να υποστηρίξει υψηλότερη χωρητικότητα ανά όγκο και να επιτρέψει πιο συμπαγή, ενεργειακά πυκνά συστήματα αποθήκευσης ισχύος για EV αλλά και άλλες συσκευές.

Η Κίνα παράγει τη συντριπτική πλειονότητα του παγκόσμιου μαγνησίου, καλύπτοντας περίπου το 87% έως 95% της πρωτογενούς παραγωγής το 2025, δηλαδή μεταξύ 830.000 και 950.000 τόνων, σύμφωνα με (πηγή στα Αγγλικά)το Elements του Visual Capitalist.

Αυτό οφείλεται κυρίως στα εκτεταμένα αποθέματα δολομίτη, με τα μεγαλύτερα κοιτάσματα μαγνησίου να βρίσκονται στην επαρχία Λιαονίνγκ.

Δεύτερη μεγαλύτερη παραγωγός χώρα μαγνησίου είναι το Ισραήλ, το οποίο εξορύσσει το μέταλλο κυρίως από τη Νεκρά Θάλασσα. Η Ρωσία και η Βραζιλία είναι επίσης σημαντικοί παραγωγοί, με ορισμένα βασικά κοιτάσματα μαγνησίου να εντοπίζονται στη Σάτκα και στο Μπρουμάντου.

Το μαγγάνιο αναδεικνύεται επίσης σε συμπληρωματική λύση για τις μπαταρίες λιθίου, αντί να τις αντικαθιστά πλήρως. Οι μπαταρίες μαγγανίου έχουν πολύ χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και δεν μπορούν να επαναφορτιστούν εύκολα εκατοντάδες φορές. Προσφέρουν επίσης χαμηλότερη τάση.

Έτσι, λειτουργούν ικανοποιητικά ως υποστήριξη συστημάτων λιθίου σε υβριδικές διατάξεις, αλλά δεν ανταποκρίνονται σε υψηλές απαιτήσεις ισχύος.

Γιατί η προσφορά λιθίου παραμένει ασταθής

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για την προσφορά λιθίου είναι οι αργοί χρόνοι ανάπτυξης νέων έργων. Το άνοιγμα ενός νέου ορυχείου λιθίου απαιτεί, κατά μέσο όρο (πηγή στα Αγγλικά), 16 έως 18 χρόνια από την αρχική ανακάλυψη μέχρι την έναρξη παραγωγής. Αυτό οφείλεται κυρίως στην πολύπλοκη αδειοδότηση, στα δικαιώματα εξερεύνησης και στα χρηματοδοτικά προβλήματα σε πολλές περιοχές του κόσμου.

Η εξόρυξη από σκληρά πετρώματα παράγει επίσης μεγάλες ποσότητες αποβλήτων, ενώ η άντληση άλμης καταναλώνει τεράστιες ποσότητες νερού στις άνυδρες περιοχές όπου συνήθως βρίσκεται το λίθιο. Αυτό προκαλεί εντονότερο έλεγχο και αντιδράσεις από τις τοπικές κοινωνίες και τις περιβαλλοντικές οργανώσεις.

Παράλληλα, η πρόσφατη κατάρρευση των τιμών του λιθίου, μετά από μια περίοδο υπερπροσφοράς, έχει οδηγήσει σε μείωση των επενδύσεων στην εξόρυξη και των προϋπολογισμών για έρευνες. Αυτό απειλεί σοβαρά τα μελλοντικά έργα παραγωγής και, κατ’ επέκταση, την παγκόσμια πράσινη μετάβαση.

Η πλειονότητα των κοιτασμάτων λιθίου συγκεντρώνεται επίσης στην Αυστραλία και στο «Τρίγωνο του Λιθίου» στη Νότια Αμερική, ενώ η Κίνα ελέγχει σημαντικό μέρος της δυναμικότητας διύλισης που απαιτείται για την παραγωγή υλικού κατάλληλου για μπαταρίες.

Μπαταρίες μαγνησίου;

Προς το παρόν, οι περισσότερες τεχνολογίες μπαταριών μαγνησίου βρίσκονται ακόμη σε πειραματικό στάδιο, σε φορείς όπως το Πανεπιστήμιο του Γουότερλου.

Ωστόσο, ορισμένες μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες αναπτύσσουν και δοκιμάζουν ολοένα και περισσότερο εναλλακτικές με υψηλή περιεκτικότητα σε μαγνήσιο ή «νοθευμένες» με μαγγάνιο, όπως τα στοιχεία Lithium Manganese-Rich ή LMFP, καθώς και μακροπρόθεσμες χημείες μαγνησίου.

Η MG (SAIC Motor) έχει πρόσφατα ενσωματώσει νέα ημιστερεάς κατάστασης τεχνολογία μπαταριών Lithium-Manganese-Oxide (LMO) SolidCore σε μοντέλα όπως το MG4 EV Urban, το οποίο αναμένεται να κυκλοφορήσει στις αγορές του Ηνωμένου Βασιλείου και της Ευρώπης έως τα τέλη του 2026.

Η General Motors και η LG Energy Solution στοχεύουν αυτή τη στιγμή σε εμπορική διάθεση το 2028 προηγμένων στοιχείων μπαταριών πλούσιων σε μαγγάνιο λιθίου (LMR). Αυτές χρησιμοποιούν υψηλή περιεκτικότητα σε μαγγάνιο για να μειώσουν το κόστος και να αυξήσουν την ενεργειακή πυκνότητα για μελλοντικά ηλεκτρικά φορτηγά και SUV.

Αντίστοιχα, η Toyota έχει χρηματοδοτήσει μακροπρόθεσμη, στοχευμένη έρευνα για την αντικατάσταση της συμβατικής χημείας λιθίου με εναλλακτικές υψηλής χωρητικότητας βασισμένες στο μαγνήσιο. Ωστόσο, παραμένει ασαφές πότε θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν τα εμπορικά οχήματα αυτή την τεχνολογία, καθώς οι ερευνητές αναμένουν ακόμη περαιτέρω σταθεροποίηση των ηλεκτρολυτών.

Η Great Wall Motor χρησιμοποιεί επίσης τεχνολογία ημιστερεής χύτευσης μαγνησίου για τη μείωση του βάρους των εξαρτημάτων, ενώ η Tesla έχει ενσωματώσει επιλεγμένα εξαρτήματα από κράματα μαγνησίου στα μοντέλα Model 3 και Model Y.

Γιατί οι μπαταρίες μαγνησίου δεν έχουν ακόμη ευρεία χρήση

Παρότι οι μπαταρίες μαγνησίου προσελκύουν ολοένα μεγαλύτερο ενδιαφέρον ως πιθανές εναλλακτικές του λιθίου, εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικά εμπόδια πριν μπορέσουν να υιοθετηθούν μαζικά.

Ένα από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα του μαγνησίου είναι η αργή κίνηση των ιόντων, που σημαίνει ότι τα σωματίδια μαγνησίου κινούνται πιο αργά μέσα στα υλικά της μπαταρίας.

Αυτό οδηγεί σε πολύ αργούς χρόνους φόρτισης και χαμηλή ισχύ κατά τη γρήγορη επιτάχυνση, καθώς και σε κακή απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτοί οι παράγοντες μπορεί να δυσκολέψουν πολύ τις μπαταρίες μαγνησίου να ανταγωνιστούν τις ταχυφορτιζόμενες, υψηλής ισχύος μπαταρίες λιθίου των EV.

Είναι επίσης δύσκολο, προς το παρόν, να βρεθεί υγρός, στερεός ή γέλης ηλεκτρολύτης που να επιτρέπει την εύκολη κίνηση του μαγνησίου χωρίς να αποσυντίθεται, καθώς οι ηλεκτρολύτες που μεταφέρουν αποτελεσματικά τα ιόντα μαγνησίου τείνουν να διαβρώνουν τα εσωτερικά εξαρτήματα της μπαταρίας.

Το ίδιο περίπλοκο παραμένει και το να βρεθεί υλικό καθόδου που να αντέχει την εισαγωγή και απομάκρυνση ιόντων μαγνησίου χωρίς να υποβαθμίζεται.

Αυτό το κείμενο μεταφράστηκε με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Αναφορά προβλήματος : [feedback-articles-el@euronews.com].