Polka zwycięża w konkursie naukowym ze swoim projektem badania skuteczności magnezu w bateriach. Chociaż Polska zajmuje czołowe miejsce na rynku produkcji baterii litowo-jonowych, europejski łańcuch dostaw wciąż jest silnie uzależniony od Chin. Opracowywanie nowych technologii, takich jak zastąpienie litu w akumulatorach magnezem, może pomóc uelastycznić sektor i uniezależnić Polskę od chińskich dostaw.

Polska dominuje na rynku baterii

Polska jest kluczowym graczem na rynku produkcji baterii litowo-jonowych, będąc największym europejskim producentem i drugim na świecie. Pomimo znaczącego spadku eksportu w 2024 roku nasz kraj aktywnie inwestuje w fabryki, aby zwiększyć moc produkcyjną i sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu, szczególnie w segmencie pojazdów elektrycznych.

W globalnej dominacji Polska ustępuje jedynie Chinom, które zajmują czołową pozycję w całym łańcuchu dostaw baterii litowo jonowych – od wydobycia surowców, po produkcję komponentów i pojazdów. Uzależnienie branży od Chin to rosnący problem dla całego łańcucha dostaw Unii Europejskiej, a projekt laureatki tegorocznego konkursu dla młodych naukowców może być impulsem dla rozwoju polskiego rynku baterii.

Unia wspiera projekty surowców krytycznych. Nowa szansa dla polskich inwestycji

Baterie z magnezu

FameLab to międzynarodowy konkurs komunikacji naukowej, którego celem jest promowanie umiejętności przystępnego i angażującego opowiadania o swoich badaniach, odkryciach lub tematach naukowych, bez użycia prezentacji multimedialnych. W polskich eliminacjach pierwsze miejsce zajęła Natalia Izdebska, która już 25 listopada będzie reprezentowała nasz kraj podczas międzynarodowego finału konkursu w genewskim CERN.

W swoim wystąpieniu zwyciężczyni konkursu mówiła o zamiennikach dla standardowych baterii litowo-jonowych, które obecnie są standardem w urządzeniach mobilnych oraz samochodach elektrycznych. Zwróciła uwagę, że stosowanie litu do produkcji akumulatorów ma wiele wad – jest bardzo drogi, trudno dostępny, łatwopalny, a baterie szybko się rozładowują, mimo swej skuteczności.

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków badań są baterie magnezowe, które dzięki wykorzystaniu magnezu – pierwiastka powszechnie dostępnego w skorupie ziemskiej i znacznie tańszego od litu – mogą stać się przełomem w technologii magazynowania energii. Wygrana projektu, który zakłada rozwój sektora magazynowania energii w bateriach to sygnał, że środowisko naukowe dynamicznie interesuje się tą technologią.

Świat naukowy testuje magnez w bateriach

Magnez zamiast litu w bateriach to alternatywa, której potencjał widzą badacze z całego świata. Naukowcy z Uniwersytetu Tohoku w Japonii opracowali prototyp baterii magnezowej, która działa w temperaturze pokojowej. Udało się im zaprojektować katodę z amorficznego tlenku, która umożliwia przepływ jonów magnezu, co wcześniej było sporym ograniczeniem. Ten prototyp wytrzymał co najmniej 200 cykli ładowania i rozładowania. W końcowej fazie badań prototyp był wystarczający, by zasilić niebieską diodę. Podczas testów japońscy badacze odkryli również, że ochronna powłoka z cynku na anodzie magnezowej pozwala bateriom pracować nawet w suchym powietrzu, bez tłumienia reakcji elektrochemicznych spowodowanego kontaktem z tlenem. To ważne, bo dotąd produkcja i testy musiały się odbywać w warunkach laboratoryjnych, bez powietrza – co jest kosztowne i niemożliwe do odtworzenia w naturalnej, ziemskiej atmosferze.

Bliźniaczym projektem jest HighMag – europejski program badawczy, który zgromadził instytucje z całego kontynentu (w tym z Austrii i Izraela). Jego celem jest opracowanie baterii magnezowych, które będą nie tylko tańsze i bezpieczniejsze, ale również możliwe do wyprodukowania przy użyciu linii produkcyjnych podobnych do tych, które dziś służą do produkcji baterii litowych.

Przeszkody i perspektywy

Chociaż magnez i inne alternatywy dla litu wyglądają obiecująco, droga do uniezależnienia się Europy od zewnętrznych dostawców wciąż jest trudna. Lit dominuje w produkcji baterii, a jego wydobycie i przetwarzanie są mocno skoncentrowane w Chinach, co daje im olbrzymi wpływ na rynek. Tak silne skoncentrowanie produkcji i dystrybucji baterii litowo-jonowych w dobie transformacji energetycznej i elektryfikacji transportu może doprowadzić dużych wahań cenowych. Główną przeszkodą dla nowych technologii są także ograniczenia techniczne: magnez porusza się znacznie wolniej w elektrolitach niż lit, co utrudnia szybkie ładowanie, a ogniwa magnezowe wymagają specjalnych materiałów katodowych i elektrolitów, które wciąż są w fazie eksperymentalnej.

Z drugiej strony perspektywy są kuszące. Magnez jest tani, powszechnie dostępny i bezpieczny, a badania nad nowymi elektrolitami i powłokami ochronnymi powoli likwidują dotychczasowe bariery technologiczne. Europejskie i japońskie projekty badawcze pokazują, że przy odpowiednich inwestycjach możliwe jest stworzenie ogniw magnezowych nadających się do masowej produkcji. W praktyce oznacza to, że uniezależnienie się od chińskiego litu jest możliwe, choć wymaga czasu, dużych nakładów na badania i stopniowego wprowadzania nowych technologii do przemysłu.

Zobacz też: Dlaczego metale ziem rzadkich są niezbędne dla OZE? Wpływ ograniczeń eksportowych Chin

Źródła: Nauka w Polsce, PAP, Science Daily, 

Fot: Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.