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

Projekt polskiej marki samochodów elektrycznych może pobudzić krajową gospodarkę

Czytaj więcej

Polski „elektryk” będzie elegancki i zmysłowy

Czytaj więcej

Polska marka samochodów elektrycznych impulsem do rozwoju rodzimej branży motoryzacyjnej

Czytaj więcej

Czy auto elektryczne ma standardowy akumulator 12V?

Czytaj więcej

Legendarny projektant Jaguara: polski „elektryk” będzie budził sympatię

Czytaj więcej

Przyszłość motoryzacji: pojazdy elektryczne będą diagnozowane… zdalnie!

Czytaj więcej