Bár a magnézium olcsóbb, bőségesebb és potenciálisan biztonságosabb, mint a lítium, számos gyakorlati akadályt kell még leküzdeni, mielőtt a magnéziumakkumulátorok elterjedhetnek az elektromos járművekben.
Az elmúlt néhány évben a lítium a globális elektromos átállás egyik legfontosabb fémévé vált.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
Ez elsősorban az elektromos járművekben (EV-kben) használt lítiumion-akkumulátoroknak köszönhető. Ezek nagy energiasűrűséget, kis tömeget és gyors tölthetőséget kínálnak, emellett hosszú élettartamúak, ami megfelel a mai hatótáv- és teljesítményigényeknek.
Így kulcsszerepet játszik az autóipar elektrifikációjának széles körű, gyakorlati előrelépésében.
A lítium kínálata azonban hosszú távon továbbra is súlyos, szerkezeti jellegű kihívásokkal néz szembe, ezért egyre több villanyautó-gyártó fontol meg alternatívákat, például a mangánt vagy a magnéziumot.
Miért éppen magnézium?
A magnézium, amely szintén kulcsfontosságú fém az elektromos járművekben és az energiatároló akkumulátorokban, a jövőben a lítium egyik fő alternatívája lehet az EV-kben.
Egyrészt olcsóbb, világszerte bőségesen előfordul, ráadásul több energiát képes tárolni. Biztonságosabbnak is tartják a lítiumnál, mivel nem képez olyan éles, tűszerű kiálló kristályokat, az úgynevezett dendriteket, amelyek miatt a lítiumakkumulátorok időnként zárlatot kaphatnak vagy kigyulladhatnak.
A magnéziumakkumulátor ugyanakkora helyen több energiát tud tárolni, ami jelentős méret- és hatékonysági előnyt hozhat azoknak az EV-gyártóknak, akik kompaktabb járműveket szeretnének fejleszteni.
A magnézium a tengervízben és a földkéregben is az egyik leggyakoribb elem, ami a jövőben segíthet elkerülni a lítium esetleges kínálati szűk keresztmetszeteit.
A magnéziumionok kétszeres, +2-es töltést hordoznak a lítiumionokhoz képest, ami nagyobb térfogati kapacitást tesz lehetővé, így kompaktabb, nagy energiasűrűségű energiatárolást kínálhat elektromos járművekhez és más eszközökhöz is.
Kína adja a világ magnéziumtermelésének elsöprő többségét: 2025-ben a becslések szerint a globális elsődleges magnéziumkibocsátás 87–95 százaléka, mintegy 830–950 ezer tonna származhat az országból, a Visual Capitalist Elements című kiadványa szerint (forrás: angol).
Ez elsősorban a kiterjedt dolomitkészletekből származik; a legnagyobb magnéziumtartalékok a Liaoning tartományban találhatók.
A második legnagyobb magnéziumtermelő Izrael, ahol főként a Holt-tengerből nyerik ki a fémet. Oroszország és Brazília szintén jelentős termelők; fontos magnéziumlelőhelyek találhatók többek között a szatkai és a brumadói térségben.
A mangán is egyre inkább kiegészítő szerepben jelenik meg a lítiumakkumulátorok mellett, nem pedig azok teljes kiváltójaként. Ennek oka, hogy a mangánalapú akkumulátorok energiasűrűsége jóval alacsonyabb, és nem tölthetők újra gond nélkül több száz cikluson át. Emellett kisebb feszültséget is biztosítanak.
Így jól beválnak lítiumrendszerek kiegészítőjeként hibrid megoldásokban, ám nagy teljesítményigény mellett már nem állják meg a helyüket.
Miért kiszámíthatatlan a lítiumkínálat
A lítiumellátás egyik legnagyobb kihívása a rendkívül lassú projektmegvalósítás. Ennek oka, hogy egy új lítiumbánya megnyitása átlagosan 16–18 évet vesz igénybe a lelőhely felfedezésétől az első termelésig, átlagosan (forrás: angol). Ez elsősorban az összetett engedélyezési szabályokra, a kutatási jogokra és a finanszírozási nehézségekre vezethető vissza a világ számos régiójában.
A keménykőzet-bányászat jelentős mennyiségű hulladékot termel, a sós vízből történő kivonás pedig hatalmas vízigénnyel jár azokban a száraz térségekben, ahol a lítium jellemzően megtalálható. Ez fokozott ellenőrzést vált ki a helyi közösségek és a környezetvédő szervezetek részéről is.
Ráadásul a lítiumárak a korábbi túlkínálat nyomán nemrég összeomlottak, ami visszafogta a bányászati beruházásokat és a feltárási költségvetéseket. Ez komolyan veszélyezteti a jövőbeli termelési kapacitások kiépülését és a globális zöld átállást.
A lítiumkészletek túlnyomó része Ausztráliában és Dél-Amerika úgynevezett „Lítium-háromszögében” koncentrálódik, miközben az akkumulátor-minőségű anyag előállításához szükséges finomítói kapacitások jelentős részét Kína ellenőrzi.
Magnéziumakkumulátorok?
Jelenleg a magnéziumalapú akkumulátorok többsége még kísérleti fázisban van, például a Waterloo-i Egyetem vizsgálatai keretében.
Néhány nagy autógyártó ugyanakkor egyre intenzívebben fejleszt és tesztel magnéziumban gazdag vagy mangánnal módosított alternatívákat, például Lithium Manganese-Rich (mangánban gazdag lítium-) vagy LMFP cellákat, illetve hosszabb távon magnéziumalapú kémiai rendszereket.
Az MG (SAIC Motor) nemrég új, lítium–mangán-oxid (LMO) fél-szilárdtestű SolidCore akkutechnológiát vezetett be olyan modellekben, mint az MG4 EV Urban, amely várhatóan 2026 végéig kerül a brit és az európai piacokra.
A General Motors és az LG Energy Solution jelenleg 2028-ra tervezi a fejlett, mangánban gazdag lítiumakkumulátor-cellák (LMR) kereskedelmi bevezetését. Ezek a nagy mangántartalom révén csökkentik a költségeket, miközben növelik az energiasűrűséget a jövőbeli elektromos teherautók és SUV-k számára.
A Toyota hasonlóképpen hosszú távú, célzott kutatásokat finanszíroz annak érdekében, hogy a hagyományos lítiumalapú kémiát nagy kapacitású magnéziumalternatívákkal váltsa fel. Egyelőre azonban nem tudni, mikor jelenhetnek meg kereskedelmi modellek ezzel a technológiával, mivel a kutatók még mindig az elektrolitok további stabilizálásán dolgoznak.
A Great Wall Motor szintén fél-szilárd magnéziumöntési technológiát alkalmaz az alkatrészek tömegének csökkentésére, míg a Tesla válogatott magnéziumötvözet-alkatrészeket épített be a Model 3 és a Model Y konstrukciójába.
Miért nem terjedtek el még széles körben a magnéziumakkumulátorok
Noha a magnéziumakkumulátorok iránt egyre nagyobb az érdeklődés a lítium lehetséges alternatívájaként, tömeges elterjedésük előtt még komoly akadályok állnak.
Az egyik legnagyobb hátrány a magnéziumionok lassú vándorlása, vagyis hogy a magnéziumpartikulumok jóval lassabban mozognak az akkumulátor anyagaiban.
Ez nagyon lassú töltési időket, gyors gyorsításkor pedig gyenge teljesítményt eredményez, és hideg időben is rontja a működést. Mindez megnehezítheti, hogy a magnéziumakkumulátorok felvegyék a versenyt a villámgyorsan tölthető, nagy teljesítményű lítiumion-akkumulátorokkal az elektromos autókban.
Jelenleg az is komoly kihívást jelent, hogy olyan folyékony vagy szilárd elektrolitot találjanak, amely lehetővé teszi a magnézium könnyű vándorlását anélkül, hogy maga az anyag lebomlana. Azok az elektrolitok ugyanis, amelyek hatékonyan vezetik a magnéziumionokat, hajlamosak korróziót okozni az akkumulátor belső alkatrészeiben.
Hasonlóképpen rendkívül összetett feladat olyan katódanyag kifejlesztése, amely tartósan elviseli a magnéziumionok be- és kivándorlását anélkül, hogy szerkezete tönkremenne.