Új kutatások, melyet a MIT tudósai végeztek, arra utalnak, hogy innovatív akkumulátor anyagok hozhatnak fenntarthatóbb megoldást az elektromos járművek áramellátására. A frissen fejlesztett lítium-ion akkumulátor nem cobalt vagy nikkel felhasználásával működik, hanem szerves anyagokon alapuló katódot használ.
A kutatók bebizonyították, hogy az új anyag, melyet sokkal költséghatékonyabban lehet előállítani, hasonló mértékben vezeti az áramot, mint a hagyományos cobalt akkumulátorok. Ráadásul az új akkumulátor rendelkezik hasonló tárolókapacitással és gyorsabban tölthető, mint a cobalt akkumulátorok.
Ennek az új anyagnak az alkalmazása jelentős lehet, mivel hatékonyan működik. Képes versenyre kelni a piacon jelenleg használatos technológiákkal, miközben csökkenti a költségeket és kezeli a hagyományos akkumulátorokban használt fémek bányászatával járó problémákat.
Jelenleg az elektromos járművek többségét lítium-ion akkumulátorok működtetik cobalt-tartalmú katóddal. Sajnos a cobaltnak vannak hátrányai – ritka fém, és ára drasztikusan változhat. Emellett sok cobalt-lelőhely lakott területeken található, ahol politikailag instabil állapotok uralkodnak. A cobalt bányászata veszélyes munkakörülményeket eredményez és mérgező hulladékot generál.
Ezért a kutatók aktívan keresnek alternatív akkumulátor anyagokat. Az egyik ilyen anyag a lítium-vas-foszfát (LFP), amit néhány járműgyártó már alkalmaz elektromos járművekben. Azonban bár a LFP praktikus, csak mintegy felét képes tárolni az energiának a cobalt és nikkel akkumulátorokhoz képest.
Szerves anyagok egy másik ígéretes megoldás, de azok javarészt nem érik el a cobalt-tartalmú akkumulátorok vezetőképességét, tárolási kapacitását és tartósságát. Azonban az MIT tudósok által kifejlesztett új anyag lehet a köztes áttörés ezen a területen. Azt állapították meg, hogy a TAQ (bisz-tetraaminobenzochinon) nevű, több rétegből álló anyaga, ami három hexagonális gyűrűt tartalmazó szerves molekulát tartalmaz, nagyon stabil és nem illékony, ami fontos a tartósságának a szempontjából az akkumulátorban.
Az anyag tesztjei azt mutatták, hogy vezetőképessége és tárolási kapacitása hasonló a hagyományos cobalt-tartalmú akkumulátorokéhoz. Ráadásul a TAQ katóddal rendelkező akkumulátorok gyorsabban tölthetők és kisülhetnek, mint a meglévő akkumulátorok, ami felgyorsíthatja az elektromos járművek töltési folyamatát.
Az organikus anyag stabilitásának és tapadásának növelése érdekében a kutatók hozzáadtak töltőanyagokat, mint például cellulózt és gumit. Ezek a töltőanyagok nem csökkentik jelentősen az akkumulátor tárolási kapacitását, és megvédik a katódot a feltöltés során jelentkező repedésektől.
Az organikus anyagon alapuló akkumulátorok bevezetése jelentős hatással lehet az elektromos járművek jövőjére. Ez a megoldás segíthet elkerülni a cobalt bányászattal kapcsolatos problémákat, csökkentve a költségeket és az környezeti hatásokat.
Gyakran Ismételt Kérdések:
1. Milyen típusú új anyagot használnak a fejlesztett lítium-ion akkumulátorban?
A fejlesztett lítium-ion akkumulátor szerves anyagokon alapuló katódot használ, nem cobalt vagy nikkel felhasználásával működik.
2. Milyen előnyei vannak az új anyag használatának az akkumulátorokban?
A kutatók bebizonyították, hogy az új anyag hasonló mértékben vezeti az áramot, mint a hagyományos cobalt akkumulátorok. Ráadásul az új anyaggal készült akkumulátorok hasonló tárolókapacitással rendelkeznek, és gyorsabban tölthetők a cobalt akkumulátoroknál.
3. Milyen problémákkal küzdenek a hagyományos lítium-ion akkumulátorok a cobalt bányászattal kapcsolatban?
A cobalt ritka fém, és ára drasztikusan változhat. Emellett sok cobalt-lelőhely a politikailag instabil területeken található. A cobalt bányászata veszélyes munkakörülményeket teremt, és mérgező hulladékot generál.
4. Milyen más akkumulátor anyagok jelentenek alternatívát a hagyományos cobalt-tartalmú akkumulátorokhoz?
Egyik alternatív anyag a lítium-vas-foszfát (LFP), ami mintegy felét tárolja az energiának a cobalt és nikkel akkumulátorokhoz képest. Szerves anyagok is ígéretes megoldást jelentenek, de azok legtöbbje nem éri el a cobalt-tartalmú akkumulátorok vezetőképességét, tárolási kapacitását és tartósságát.
5. Milyen előnyei vannak az MIT tudósok által kifejlesztett új anyagnak?
Az anyag tesztjei azt mutatták, hogy vezetőképessége és tárolási kapacitása hasonló a hagyományos cobalt-tartalmú akkumulátorokéhoz. A TAQ katóddal rendelkező akkumulátorok gyorsabban tölthetők és kisülhetnek, mint a meglévő akkumulátorok.
6. Hogyan növelték az organikus anyag stabilitását és tapadását az akkumulátorban?
A kutatók hozzáadtak töltőanyagokat, mint például cellulózt és gumit, az organikus anyag stabilitásának és tapadásának növelése érdekében az akkumulátor áramhordozójához. Ezek a töltőanyagok nem csökkentik jelentősen az akkumulátor tárolási kapacitását és megvédik a katódot a feltöltés során keletkezett repedésektől.
7. Milyen előnyökkel járhatnak az organikus anyagon alapuló akkumulátorok bevezetése a piacon?
Az organikus anyagon alapuló akkumulátorok bevezetése segíthet elkerülni a cobalt bányászattal kapcsolatos problémákat és csökkentheti a költségeket és az környezeti hatásokat.
Definíciók:
– Lítium-ion akkumulátorok: olyan akkumulátor típus, amelyben az elektromos energia kémiai úton tárolódik, a lítium elektródok és az elektrolit közötti reakciókon keresztül.
– Katód: az akkumulátor vagy elemben, ahol a redukciós reakció megtörténik.
– Cobalt: fémtartalmú anyag, amit hagyományos lítium-ion akkumulátorokban a katód komponensének használnak.
– Energiasűrűség: az anyag egységnyi térfogatára tárolt energia mennyisége.
– Lítium-vas-foszfát (LFP): olyan anyag, amit néhány lítium-ion akkumulátorban alternatívaként használnak a kobaltra.
– Vezetőképesség: egy anyag képessége, hogy vezessen elektromos áramot.
– Töltőanyagok: anyagok, amelyeket az akkumulátorhoz adnak hozzá, hogy növeljék az organikus anyag stabilitását és javítsák annak tapadását az áramhordozóhoz.
– Bányászat: a nyersanyagok kinyerésének folyamata természeti erőforrásokból.
Javasolt kapcsolódó linkek:
MIT
The source of the article is from the blog jomfruland.net