Az Osztrák Technológiai Intézet (AIT) által vezetett, uniós finanszírozású HighMag kutatási projekt európai szintű kezdeményezést indít új generációs magnézium-alapú akkumulátorok kifejlesztésére. A projekt célja, hogy olyan effektív, fenntartható és költséghatékony opciókat hozzanak létre a mobilitás és az energiatárolás területén, amelyek képesek a lítium-ion akkumulátorok alternatívájaként megjelenni.
A lítiumtól a magnéziumig: szükséges technológiai változás
A közlekedés és az energiarendszerek elektromosítása rohamosan fejlődik. A megújuló energiák globális térnyerése növeli a nagy teljesítményű tárolási megoldások iránti keresletet. Bár a lítium-ion akkumulátorok ma a legkorszerűbbek, korlátaik vitathatatlanok:
- a nyersanyagok (lítium, kobalt és nikkel) limitált rendelkezésre állása,
- növekvő költségek és geopolitikai függőségek,
- biztonsági kockázatok (pl. hőfutás)
- nem megfelelő újrahasznosítási folyamatok,
- a nyersanyag-kitermelés magas környezeti és társadalmi hatásai.
Ezek a tényezők rávilágítanak az alternatívák stratégiai jelentőségére. A „poszt-lítium” technológiák közül egyre inkább a magnézium-akkumulátorok kerülnek a figyelem középpontjába:
a magnézium körülbelül 1000-szer bőségesebben áll rendelkezésre a földkéregben, mint a lítium, kezelése biztonságosabb, olcsóbb, és elméletileg nagy tárolási kapacitással rendelkezik.
HighMag: 5. generációs magnézium-alapú akkumulátorok
Az Osztrák Technológiai Intézet közleménye szerint a 48 hónapig futó projekt 13 vezető tudományos és ipari intézményt fog össze Európában valamint Izraelben és a Horizon Europe, az Európai Unió kutatási és innovációs finanszírozási programja támogatja. A HighMag projekt („Nagy energiájú, alacsony költségű és méretezhető 5. generációs magnézium-alapú akkumulátorok mobilitási alkalmazásokhoz és egyéb célokra”) két akkumulátor-architektúrát fejleszt, hozzájuk pedig új, bevonatos, por állagú magnézium anód anyagot, amely mindkét rendszerhez alkalmas.
A projektre az egész értékláncot felölelő, szisztematikus megközelítés a jellemző:
- Anyagszinten: nagy teljesítményű katódok, stabil elektrolitok és bevonatos anódok fejlesztése és szintézise.
- Cellaszinten: szeparátorok, elektródbevonatok és cellaszerkezet optimalizálása.
- Rendszerszinten: tasak cellákkal végzett kísérleti méretű validálás, valamint a biztonság, a fenntarthatóság és az újrahasznosíthatóság értékelése.
A HighMag így a magnézium-akkumulátorok fő kihívását célozza meg: alacsony elektrokémiai aktivitásukat és stabilitásukat az újratölthető rendszerekben. A projekt a technológiai érettségi szintet TRL 2-ről TRL 4-re célozza emelni.
Az anyagfejlesztéstől a kísérleti cellákig
Az Akkumulátor-technológiai Kompetencia Egység szakértői a következő területeken dolgoznak:
- fenntartható szintézis útvonalak mangánalapú beillesztési katódokhoz,
- gázelemzési vizsgálatok a magnéziumrendszerek stabilitásáról és biztonságáról,
- elektróda bevonatok méretezésének laboratóriumi és kísérleti szintű skálázása,
- technológiai validáláshoz szükséges tasakcellás prototípusok gyártása,
- innovatív újrahasznosítási stratégiák kutatása, hogy az újrahasznosíthatóságot már a kezdetektől figyelembe vegyék.
A projekt vezetője, Dr. Yuri Surace, az AIT vezető kutatója hangsúlyozza: „A magnézium a következő generációs akkumulátorok élvonalában áll. A HighMag programmal fenntartható, nagy teljesítményű és költséghatékony alternatívákat fejlesztünk. Célunk, hogy a technológiát a laboratóriumból a kísérleti gyártásig fejlesszük – ez egy jelentős lépés a biztonságos és erőforrás-hatékony energiatárolási megoldások felé, amelyek hosszútávú hatással lesznek a mobilitásra és az energetikai átállásra.”
Prof. Andreas Kugi, az AIT tudományos igazgatója kiemelte: „A HighMag az európai akkumulátor-kutatás zászlóshajója. A magnézium-akkumulátorok alapkutatásból ipari megvalósíthatóságba való átvitelével erősítjük Európa technológiai szuverenitását, és megalapozzuk a fenntartható és ellenálló energiaellátás jövőjét.”
Fenntarthatóság és ipari méretezhetőség
A HighMag központi vezérelve a biztonságos és fenntartható tervezés (SSbD). A környezetvédelmi és biztonsági szempontok az anyagfejlesztéstől az újrahasznosításig integrálva vannak. Ugyanakkor a projekt nagy jelentőséget tulajdonít az ipari megvalósíthatóságnak: a technológiákat úgy fejlesztik, hogy azok kompatibilisek legyenek a lítium-ion akkumulátorok meglévő gyártósoraival. A HighMag így megteremti a feltételeket az európai akkumulátoripar gyors méretezhetőségéhez és stratégiai megerősödéséhez.
A projekt weboldala: https://highmag-project.eu
Szerkesztői megjegyzés: Az általánosan elfogadott technológiai készenléti szint (TRL) keretrendszer használható egyes projektek műszaki érettségének megállapítására. A TRL keretrendszert a NASA az 1970-es években vezette be, hogy felmérje, feltörekvő technológiája készen áll-e az űrkutatásra. Az 1-től 9-ig terjedő skálát később általánosan alkalmazták a különböző iparági területeken. A 9. szint az alkalmazáskész, kipróbált legfejlettebb technológiának felel meg. Napjainkban számos jelentős innovációs finanszírozási program a technológiai készenléti szint keretrendszerét használja; ide tartozik a Horizon Europe is. A pályázati kiírások gyakran a TRL szintre hivatkoznak. A TRL2 szint azt jelenti, hogy a megalapozó kutatás elvégzése folyamatban van. A TRL3 a technológia kialakítása, a működési elv bizonyítása. TRL4 szinten az alfa prototípus laboratóriumi tesztelése, az összetevők és az eljárások validálása történik. (forrás: Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal)
Borítókép: AIT
