In den letzten Jahren galten Kobalt-Batterien als effiziente Energiequellen für Elektroautos, wiesen jedoch einige Nachteile wie begrenzte Verfügbarkeit und hohe Produktionskosten auf. Doch eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Mircea Dincă könnte diese Situation nun verändern.
Bereits vor sechs Jahren startete Dincăs Labor ein von Lamborghini finanziertes Projekt zur Entwicklung einer biologischen Batterie, die Elektroautos antreiben kann. Dabei stellten die Wissenschaftler bei der Arbeit an porösen Materialien, die teilweise organisch und teilweise anorganisch waren, fest, dass sie ein Material geschaffen haben, das ein guter Leiter sein könnte.
Dieses Material besteht aus mehreren Schichten von TAQ (Bis-Tetraaminobenzochinon), einer organischen Verbindung, die aus drei miteinander verbundenen hexagonalen Ringen besteht. Diese Schichten können sich in alle Richtungen ausbreiten und eine Struktur ähnlich wie Graphen bilden. Innerhalb der Moleküle befinden sich chemische Gruppen namens Chinone, die als Elektronenspeicher dienen, sowie Amine, die zur Bildung eines Materials mit starken Wasserstoffbindungen beitragen.
Dank dieser Wasserstoffbindungen ist das Material unglaublich stabil und unlöslich. Diese Unlöslichkeit ist wichtig, da sie verhindert, dass das Material im Batterieelektrolyt, wie es bei einigen organischen Batterien der Fall ist, gelöst wird und so die Lebensdauer verlängert wird.
Weitere Untersuchungen haben bestätigt, dass diese biologische Batterie eine ähnliche Leitfähigkeit und Kapazität wie herkömmliche Kobalt-Batterien aufweist. TAQ-Kathoden-Batterien können zudem schneller aufgeladen und entladen werden, was die Ladezeit von Elektroautos verkürzen kann.
Um die Stabilität des organischen Materials zu erhöhen und die Haftung an dem aus Kupfer oder Aluminium bestehenden aktuellen Sammler zu verbessern, fügten die Wissenschaftler Füllstoffe wie Zellulose und Gummi hinzu. Diese Zusätze machen weniger als ein Zehntel der gesamten kathodischen Zusammensetzung aus und beeinträchtigen die Speicherkapazität der Batterie nicht signifikant.
Darüber hinaus verlängert das Befüllen der Batterie mit einem Zellulose- und Gummikomposit die Lebensdauer der Kathode erheblich, da es das Aufsplittern während des Flusses von Lithiumionen während des Ladevorgangs verhindert.
Die grundlegenden Bestandteile zur Herstellung einer solchen Kathode – der Chinon-Vorläufer und der Amin-Vorläufer – sind bereits in großen Mengen auf dem Markt erhältlich. Wissenschaftler schätzen, dass die Herstellungskosten biologischer Batterien etwa ein Drittel bis die Hälfte der Kosten von Kobalt-Batterien betragen können.
Das Patent für diese Technologie wurde bereits von Lamborghini lizenziert. Dincàs Labor plant, die Forschung zu alternativen Batteriematerialien fortzusetzen und erwägt, Lithium durch kostengünstigere und leichter verfügbare Elemente wie Natrium oder Magnesium zu ersetzen.
FAQ:
1. Was sind Kobalt-Batterien?
Kobalt-Batterien sind eine Art Batterien, bei denen Kobalt einer der Hauptbestandteile ist.
2. Wie kann Mircea Dincàs Forschung die Situation von Kobalt-Batterien verändern?
Mircea Dincàs Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung einer biologischen Batterie, die in Bezug auf Leistung und Herstellungskosten mit Kobalt-Batterien konkurrieren kann.
3. Was sind die Hauptmerkmale des von den Wissenschaftlern geschaffenen Materials?
Dieses Material besteht aus organischen und anorganischen Schichten. Es ist unglaublich stabil und unlöslich, was zu seiner langen Lebensdauer beiträgt. Es weist ähnliche Leitfähigkeit und Kapazität wie herkömmliche Kobalt-Batterien auf.
4. Warum wurden Füllstoffe zur Batterie hinzugefügt?
Füllstoffe wie Zellulose und Gummi wurden hinzugefügt, um die Stabilität des organischen Materials zu erhöhen und die Haftung an dem aus Kupfer oder Aluminium bestehenden aktuellen Sammler zu verbessern.
5. Welche Vorteile bringt das Befüllen der Batterie mit einem Zellulose- und Gummikomposit?
Das Befüllen der Batterie mit einem Zellulose- und Gummikomposit verlängert die Lebensdauer der Kathode und verhindert das Aufsplittern während des Ladevorgangs.
6. Welche Pläne hat Dincàs Labor für die Zukunft?
Dincàs Labor plant, weiterhin alternative Materialien für Batterien zu erforschen und erwägt, Lithium durch kostengünstigere und leichter verfügbare Elemente wie Natrium oder Magnesium zu ersetzen.
7. Wie verhalten sich die Produktionskosten biologischer Batterien im Vergleich zu Kobalt-Batterien?
Wissenschaftler schätzen, dass die Produktionskosten biologischer Batterien etwa ein Drittel bis die Hälfte der Kosten von Kobalt-Batterien betragen können.
Verwandte Artikel-Links:
– Lamborghini Official Website
– Inc.com – Lamborghini
– Inc.com – Mircea Dincà
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