Κατά την αναζήτηση εναλλακτικών για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-ion), ενδιαφέρον έχει παρουσιάσει το μαγνήσιο. Ερευνητές από το εθνικό εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ και το Κοινό Κέντρο Έρευνας Αποθήκευσης Ενέργειας (JCESR) του υπουργείου ενέργειας των ΗΠΑ κατασκεύασαν τον ταχύτερο στερεό αγωγό ιόντων μαγνησίου. Η έρευνά τους μας φέρνει πιο κοντά στο να φτιαχτεί μία λειτουργική μπαταρία με βάση το μαγνήσιο, η οποία θα έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα σε ενέργεια από μια αντίστοιχη λιθίου.
Μέχρι πρότινος, οι προσπάθειες γίνονταν με τη χρήση υγρών ηλεκτρολυτών, όμως οι περισσότεροι είναι διαβρωτικοί για κάποια σημεία τής μπαταρίας. Στις μπαταρίες τού εμπορίου, ένας υγρός ηλεκτρολύτης μεταφέρει το ηλεκτρικό φορτίο μεταξύ καθόδου και ανόδου, κάτι που μπορεί να οδηγήσει στο να αναφλεχθούν (βλ. Samsung Galaxy Note 7). Όπως αναφέρει ο Gerbrand Ceder, εκ των εισηγητών τής έρευνας, «Το μαγνήσιο είναι πολύ καινούρια τεχνολογία, δεν έχει καλούς υγρούς ηλεκτρολύτες. Σκεφτήκαμε: γιατί να μην υπερπηδήσουμε αυτό το εμπόδιο φτιάχνοντας έναν στερεό ηλεκτρολύτη;»
Επιλέχθηκε, λοιπόν, η ταχεία αγωγή φορτίου ιόντων μαγνησίου σε δομή πλέγματος, και συγκεκριμένα σε σπινέλιο μαγνησίου-σκανδίου-σεληνίου (MgSc2Se4). Οι φορείς αγωγιμότητας του υλικού αυτού έχουν ευκινησία αγωγού, συγκρίσιμη με την αντίστοιχη ενός στερεού ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται σε μπαταρίες λιθίου. Με τη διεξαγωγή πειραμάτων φασματοσκοπίας πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR – κάτι σαν μαγνητική τομογραφία για υλικά), αποδείχθηκε ότι τα ιόντα μαγνησίου μπορούσαν να κινούνται μέσω του υλικού γρήγορα, όπως είχαν προβλέψει και οι θεωρητικές μελέτες.
Επειδή, όμως, τα αποτελέσματα δείχνουν μικτή αγωγιμότητα, θα πρέπει να βρεθούν τρόποι περιορισμού τής ηλεκτρικής αγωγιμότητας, ώστε το υλικό να καταστεί ένας πρακτικός στερεός ηλεκτρολύτης μαγνησίου. Η αγωγιμότητα αυτή, όπως παρατηρείται στο MgSc2Se4 οφείλεται είτε στην ύπαρξη ενδογενών ατελειών τού υλικού, είτε σε δευτερογενείς φάσεις που δεν περιέχουν μαγνήσιο.
Η τεχνολογία αυτή είναι νέα και έχει ακόμη πολύ δρόμο μέχρι να χρησιμοποιηθεί σε μπαταρία. Αποκαλείται «ιερό δισκοπότηρο», διότι ενδέχεται να οδηγήσει στην δημιουργία τής απολύτως ασφαλούς μπαταρίας. Θα πρέπει, βέβαια, να διορθωθούν τα ελαττώματα πρώτα. Μπορεί, ωστόσο, να έχει μεγάλη επίδραση στην αποθήκευση ενέργειας στο μέλλον.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature.
