Zbliża się koniec ery litu w bateriach samochodowych?

Głównym wyzwaniem przemysłu elektromobilnego są niewystarczająco trwałe, długo ładujące się i będące zagrożeniem dla środowiska naturalnego baterie.  Najnowszy wynalazek chińskich i amerykańskich naukowców ma szansę przełamać impas.

Na razie pojazdy elektryczne korzystają przede wszystkim z akumulatorów litowo-jonowych, jednak mają one wiele mankamentów; stosunkowo szybko się rozładowują i nie są stabilne. Wydobywanie i recykling lit stanowi także problem dla środowiska naturalnego. Dość obiecująco wygląda rozwój nowej technologii, a mianowicie wynalezienie katody wykonanej z organicznego polimeru, która jest w stanie znacznie zwiększyć wydajność montowanych w pojazdach elektrycznych akumulatorów.

Opracował ją zespół amerykańskich i chińskich naukowców. Wynalazek daje nadzieję na większe zasięgi pojazdów elektrycznych, a także szybsze ładowanie.

Katoda polimerowa – przyszłość rynku baterii do samochodów elektrycznych?

Chunsheng Wang i jego zespół z University of Maryland (USA) wraz z międzynarodową grupą naukowców wynaleźli organiczną katodę polimerową, która co ważne nie rozpuszcza się w ciekłym elektrolicie, do czego organiczne polimery mają tendencję, ale jednocześnie ma ona wysokie zdolności do szybkiego ładowania i rozładowywania. Katodę przetestowano dla jonu sodu i wykazała ona znacznie lepszą krótko- i długoterminową wydajność niż inne katody wykonane z materiałów polimerowych lub nieorganicznych. Podobne wyniki osiągnięto również dla jonów magnezu i glinu.

Związek organiczny, który zidentyfikowali naukowcy to heksaazatrinaftalen (HATN). Charakteryzuje się on wysoką gęstością energii i gotowością do przechowywania jonów poszczególnych metali. HATN został już przetestowany w akumulatorach litowo-jonowych i superkondensatorach, ale, jak większość materiałów organicznych, z czasem rozpuścił się w elektrolicie. Aby ustabilizować materiał, naukowcy połączyli poszczególne cząsteczki z mostkami wiążącymi. W rezultacie powstał polimer organiczny o nazwie polimeryczny HATN lub PHATN. Wydajność jonów sodu, glinu i magnezu była przy jego wykorzystaniu doskonała.

Katodę PHATN przetestowano następnie w akumulatorach jonowo-metalowych z wysoko skoncentrowanym elektrolitem. Testy wypadły dla baterii znakomicie. Okazało się, że akumulator jonowo-sodowy może być zasilany napięciem 3,5 wolta i nawet po 50 000 cyklach ładowania i rozładowania, nadal ma bardzo wysoką pojemność na poziomie ponad 100 miliamperów na gram. Wyniki baterii jonowo-magnezowej i baterii jonowo-aluminiowej wypadły tylko nieznacznie gorzej.

Baterie nowej generacji – przełom w elektromobilności

Naukowcy zakładają, że takie zaawansowane katody pirazynowo-polimerowe (bo pirazyna jest podstawową substancją HATN i jest aromatyczną benzenopodobną, ale bogatą w azot substancją organiczną o owocowym zapachu) można by zastosować w nowej generacji przyjaznych dla środowiska, długo działających i wysokowydajnych bateriach.

Nowy wynalazek daje więc nadzieję na przełom w produkcji baterii do samochodów elektrycznych, na który branża czeka od dłuższego czasu, bowiem wykorzystanie katody sprawia, że baterie zyskują na pojemności i stają się również bardziej stabilne. Ponadto doskonale współpracuje ona z jonami tańszych i bardziej przyjaznych dla środowiska materiałów niż lit, a mianowicie sodu, magnezu czy glinu.

Najczęściej czytane

EMP pokaże prototypy polskiego „elektryka”. Premiera odbędzie się online.

Czytaj więcej

Projekt polskiej marki samochodów elektrycznych może pobudzić krajową gospodarkę

Czytaj więcej

Czy auto elektryczne ma standardowy akumulator 12V?

Czytaj więcej

Jak będą wyglądać pierwsze polskie samochody elektryczne? [film]

Czytaj więcej

Polska marka samochodów elektrycznych impulsem do rozwoju rodzimej branży motoryzacyjnej

Czytaj więcej

Gdzie i kiedy można obejrzeć premierę polskiej marki motoryzacyjnej? ElectroMobility Poland ujawnia szczegóły transmisji

Czytaj więcej