Vedci z York University objavili spôsob, ako vyrobiť lítiové batérie šetrnejšie k životnému prostrediu pri zachovaní ich výkonu, stability a kapacity.
Lítium-iónové batérie využívajú toxické ťažké kovy, ktoré môžu mať vplyv na životné prostredie, keď sú extrahované z hornín a je ťažké ich bezpečne likvidovať. Kobalt je jedným z tých ťažkých kovov, ktoré sa používajú v batériových elektródach. Súčasťou problému je, že lítium a kobalt nie sú hojne dostupné a ich zásoby sa zmenšujú.
Používanie organických materiálov je cesta vpred a vedci, ako napríklad profesor Thomas Baumgartner z Prírodovedeckej fakulty a jeho tím, sú zaneprázdnení vývojom a testovaním nových molekúl, aby našli tie pravé, ktoré nahradia v súčasnosti používané vzácne kovy.
„Organické elektródové materiály sa považujú za mimoriadne sľubné materiály pre udržateľné batérie s vysokým výkonom,“ hovorí.
Ich posledným prielomom je vytvorenie novej organickej molekuly na báze uhlíka, ktorá môže nahradiť kobalt používaný v katódach alebo pozitívnych elektródach v lítium-iónových batériách. Nový materiál rieši nedostatky anorganického materiálu pri zachovaní výkonu.
„Elektródy vyrobené z organických materiálov môžu spôsobiť, že výroba, recyklácia alebo zneškodňovanie týchto prvkov vo veľkom meradle budú šetrnejšie k životnému prostrediu,“ hovorí Baumgartner. „Cieľom je vytvoriť udržateľné batérie, ktoré sú stabilné a majú rovnako dobré, ak nie lepšie kapacity.“
Výskum bol publikovaný a uvedený na obálke marcového vydania časopisu Batteries & Supercaps, publikácie ChemPubSoc.
„S touto konkrétnou triedou molekúl, ktoré sme vyrobili, je elektroaktívna zložka veľmi vhodná pre batérie, pretože je veľmi dobrá pri ukladaní elektrických nábojov a má dobrú dlhodobú stabilitu,“ hovorí. Baumgartner a jeho skupina predtým informovali o elektroaktívnej zložke v článkuv časopise Advanced Energy Materials.
„Optimalizovali sme tento elektroaktívny komponent a vložili ho do batérie. Má veľmi dobré napätie až do 3,5 voltov“ hovorí. „Je to dôležitý krok vpred pri výrobe plne organických a udržateľných batérií.“
Baumgartner spolu s postdoktorandmi Colin Brides a Monika Stolar tiež preukázali, že tento materiál je stabilný v dlhodobej prevádzke so schopnosťou nabíjania a vybíjania po 500 cyklov. Jednou z nevýhod anorganických elektród je to, že pri nabíjaní generujú značné teplo a z bezpečnostných dôvodov vyžadujú obmedzené rýchlosti vybíjania. Táto nová molekula rieši tento nedostatok.
Podľa Baumgartnera je ďalším krokom ďalšie zlepšenie kapacity. Jeho tím v súčasnosti vyvíja novú generáciu molekúl, ktoré ukazujú, že sú schopné zvýšiť kapacity súčasných batérií.
Zdroj: news.yorku.ca
Pridať nový komentár