Új kutatások szerint innovatív akkumulátoranyagokkel fenntarthatóbb lehetőségek nyílhatnak az elektromos járművek energiabiztosítására. A legújabb, szerves anyagokon alapuló lítiumion akkumulátor nem cobalt vagy nikkel felhasználásával készül, hanem egy organikus anyagra épülő katód segítségével.
A kutatók bebizonyították, hogy az új anyag, ami sokkal költséghatékonyabban előállítható, mint a cobaltot tartalmazó akkumulátorok, az elektromos áramot ugyanolyan hatékonysággal vezeti, mint a hagyományos cobaltos akkumulátorok. Továbbá, az új akkumulátor hasonló tárolási kapacitással rendelkezik és gyorsabban feltölthető, mint a cobaltos akkumulátorok.
Ennek az új anyagnak az alkalmazása jelentős lehet, mivel rendkívül hatékonyan működik. Méltó versenytársa lehet a jelenlegi piacon használt technológiáknak, miközben csökkentheti a költségeket és kezelheti a hagyományos akkumulátorokhoz használt fémek bányászatával kapcsolatos problémákat.
Jelenleg a legtöbb elektromos jármű lítiumion akkumulátorokkal van felszerelve, amik cobaltot tartalmaznak a katódokban. Sajnos a cobaltnak megvannak a maga hátrányai – ritka fém, és az ára jelentősen ingadozhat. Ezenkívül a cobalt bányászata politikailag instabil országokban történik, veszélyes munkakörülményeket és mérgező hulladékot eredményezve.
Ezen hátrányok miatt a kutatók alternatív akkumulátoranyagokat kutatnak aktívan. Az egyik ilyen anyag a lítium-vas-foszfát (LFP), amit néhány járműgyártó már elkezdett használni elektromos járművekben. Az LFP ugyan hasznos, de csak kb. fékezőnyi energiasűrűséggel rendelkezik, mint a cobalt és nikkel akkumulátorok.
A szerves anyagok is egy ígéretes megoldást nyújtanak, de a legtöbbjük nem éri el a cobaltot tartalmazó akkumulátorok vezetőképességét, tárolási kapacitását és tartósságát. Azonban az MIT kutatói által kifejlesztett új anyag áttörést jelenthet ezen a területen. A material több rétegből áll, a neve TAQ (bisz-tetraaminobenzochinon), ami egy szerves molekula, amely három hexagonális gyűrűt tartalmaz. Szerkezete a grafénre hasonlít. Ez a material rendkívül stabil és nem volatilis, ami kulcsfontosságú a tartósságához az akkumulátorban.
Az anyag tesztjei kimutatták, hogy vezetőképessége és tárolási kapacitása hasonló a hagyományos cobaltot tartalmazó akkumulátorokhoz. Ráadásul a TAQ-katódos akkumulátorok gyorsabban tölthetők és lemeríthetők a meglévő akkumulátoroknál, aminek köszönhetően az elektromos járművek töltési folyamata felgyorsulhat.
Az organikus anyag stabilizálása és tapadása az akkumulátor jelenlegi kollektorához (általában rézből vagy alumíniumból készül) érdekében a kutatók cellulózt és gumit adtak hozzá töltőanyagként. Ezek a töltőanyagok nem csökkentik jelentősen az akkumulátor tárolási kapacitását, és védelmet nyújtanak az akkumulátor katódjának töredezése ellen a töltés során.
Az organikus anyagokon alapuló akkumulátorok bevezetése jelentős hatással lehet az elektromos járművek jövőjére. Ez a megoldás lehetővé teszi a cobalt bányászatával járó problémák elkerülését, és csökkenti a költségeket és környezeti hatásokat.
Gyakori kérdések:
1. Milyen típusú új anyagot használnak a kifejlesztett lítiumion akkumulátorban?
A kifejlesztett lítiumion akkumulátor szerves anyagokon alapuló katódot használ helyette cobaltot vagy nikkelet.
2. Milyen előnyei vannak az új anyag használatának az akkumulátorokban?
A kutatók bebizonyították, hogy az új anyag ugyanolyan hatékonysággal vezeti az elektromos áramot, mint a hagyományos cobaltos akkumulátorok. Továbbá, az akkumulátorok az új anyaggal hasonló tárolási kapacitással rendelkeznek és gyorsabban tölthetők, mint a cobaltos akkumulátorok.
3. Milyen problémákkal küzdenek a hagyományos lítiumion akkumulátorok a cobalt bányászatával kapcsolatban?
A cobalt egy ritka fém, aminek az ára jelentősen ingadozhat. Ezenkívül a cobalt bányászata politikailag instabil országokban történik, veszélyes munkakörülményeket és mérgező hulladékot eredményezve.
4. Milyen más akkumulátoranyagok léteznek a hagyományos cobaltot tartalmazó akkumulátorok helyettesítéseként?
Egyik alternatív anyag a lítium-vas-foszfát (LFP), aminek a tárolási kapacitása csak kb. a cobalt és nikkel akkumulátorok fele. A szerves anyagok is ígéretesek, de a legtöbbjük nem éri el a cobaltot tartalmazó akkumulátorok vezetőképességét, tárolási kapacitását és tartósságát.
5. Mi az új anyag előnye, amit az MIT kutatói fejlesztettek ki?
Az anyag tesztjei kimutatták, hogy vezetőképessége és tárolási kapacitása hasonló a hagyományos cobaltot tartalmazó akkumulátorokhoz. Az új anyaggal készült akkumulátorok gyorsabban feltölthetők és lemeríthetők a meglévő akkumulátoroknál.
6. Hogyan növelték az organikus anyag stabilitását és tapadását az akkumulátorban?
A kutatók cellulózt és gumit adtak hozzá töltőanyagként az organikus anyag stabilitásának és tapadásának növelése érdekében az akkumulátor jelenlegi kollektorához. Ezek a töltőanyagok nem csökkentik jelentősen az akkumulátor tárolási kapacitását, és védelmet nyújtanak az akkumulátor katódjának töredezése ellen a töltés során.
7. Milyen előnyei lehetnének az organikus anyagokon alapuló akkumulátorok bevezetésének a piacra?
Az organikus anyagokon alapuló akkumulátorok piacra kerülése segíthetne elkerülni a cobalt bányászatával járó problémákat, és csökkenti a költségeket és a környezeti hatásokat.
Definíciók:
– Lítiumion akkumulátor: a típusú akkumulátor, ahol az elektromos energiát kémiai úton tárolják a lítium elektródokat és az elektrolitot felhasználva.
– Katód: az elektrokémiai elemeknél az elektrolízis során bekövetkező redukciós reakció helye.
– Cobalt: fém, amit a hagyományos lítiumion akkumulátorokban katód komponensként használnak.
– Energiasűrűség: az energiamennyiség, ami anyagi egységre tárolódik.
– Lítium-vas-foszfát (LFP): anyag, amit néhány lítiumion akkumulátorokban cobalt helyett használnak.
– Vezetőképesség: az anyag képessége az elektromos áram vezetésére.
– Töltőanyagok: anyagok, amiket az akkumulátorhoz adnak hozzá az organikus anyag stabilitásának növelése és tapadásának javítása érdekében
– Bányászat: az ásványi nyersanyagok kinyerésének folyamata természeti erőforrásokból.
Javasolt kapcsolódó linkek:
MIT
The source of the article is from the blog tvbzorg.com