Új kutatások, melyeket a MIT tudósai végeztek, arra utalnak, hogy az innovatív akkumulátor anyagok fenntarthatóbb módját nyújthatják az elektromos járművek energiaellátásának. A nemrégiben kifejlesztett lítiumion akkumulátor nem követeli meg a hagyományos kobalt vagy nikkelfelhasználást, helyette egy kathód anyagot használ, amely organikus anyagon alapul.
A kutatók bebizonyították, hogy az új anyag, amelyet sokkal költséghatékonyabban lehet előállítani, mint a kobaltot tartalmazó akkumulátorok, képes az áram vezetésére hasonló mértékben, mint a hagyományos kobalt akkumulátorok. Emellett az új akkumulátor hasonlóan nagy tárolókapacitással rendelkezik, és gyorsabban tölthető, mint a kobalt akkumulátorok.
Az új anyag alkalmazása jelentős lehet, mivel nagyon hatékonyan működik. Képes versenyezni a jelenleg használt technológiákkal a piacon, miközben csökkenti a költségeket és kezeli a hagyományos akkumulátorokban használt fémek bányászatával kapcsolatos problémákat.
Jelenleg a legtöbb elektromos jármű lítiumion akkumulátorokkal működik kobaltot tartalmazó katóddal. Sajnos a kobaltnak vannak hátrányai – ritka fém, és az ára jelentősen ingadozhat. Ráadásul sok kobaltlerakódás politikailag instabil országokban található. A kobalt bányászata veszélyes munkakörülményekkel jár és mérgező hulladékot termel.
Ezen hátrányok miatt a kutatók aktívan alternatív akkumulátor anyagokat keresnek. Az egyik ilyen anyag a lítiumvas-foszfát (LFP), amelyet néhány járműgyártó kezd alkalmazni az elektromos járművekben. Azonban, bár a LFP gyakorlatias, csak körülbelül felével rendelkezik az energia sűrűségével a kobalt és nikkel akkumulátorokhoz képest.
Az organikus anyagok más ígéretes megoldások, de közülük legtöbb nem éri el a kobaltot tartalmazó akkumulátorok vezetőképességét, tárolókapacitását és tartósságát. Azonban az MIT tudósainak kifejlesztett új anyag lehet a szakirodalomban áttörés. A TAQ (bisz-tetraaminobenzokinon) többrétegű szerkezetből áll, amely egy organikus molekula, amely három hexagonális gyűrűt tartalmaz. Szerkezete hasonlít a grafénhez. Ez az anyag rendkívül stabil és nem illékony, ami a tartósságának szempontjából kulcsfontosságú az akkumulátorban.
Ezt az anyagot tesztelések alapján bebizonyították, hogy vezetőképessége és tárolókapacitása hasonló a hagyományos kobaltot tartalmazó akkumulátorokéhoz. Továbbá, az új anyag katóddal rendelkező akkumulátorok gyorsabban tölthetők és meríthetők, mint az eddigieknél, ami felgyorsíthatja az elektromos járművek töltési folyamatát.
Az organikus anyagokon alapuló akkumulátorok piacra kerülése jelentős hatással lehet az elektromos járművek jövőjére. Ez a megoldás segíthet elkerülni a kobalt bányászatával kapcsolatos problémákat, csökkentve a költségeket és a környezeti hatásokat.
FAQ:
1. Milyen új anyagot használnak a fejlesztett lítiumion akkumulátorban?
A fejlesztett lítiumion akkumulátor organikus alapú katódot használ kobalt vagy nikkelfelhasználás helyett.
2. Milyen előnyökkel jár az új anyag használata az akkumulátorokban?
A kutatók bebizonyították, hogy az új anyag ugyanolyan mértékben képes vezetni az áramot, mint a hagyományos kobalt akkumulátorok. Emellett az akkumulátorok új anyaggal rendelkező katóddal hasonló tárolókapacitással rendelkeznek, és gyorsabban lehet őket tölteni.
3. Milyen problémákkal küzdenek a hagyományos lítiumion akkumulátorok a kobalt bányászatával kapcsolatban?
A kobalt ritka fém, és az ára jelentősen ingadozhat. Ráadásul sok kobaltlerakódás politikailag instabil országokban található. A kobalt bányászata veszélyes munkakörülményekkel jár és mérgező hulladékot termel.
4. Milyen más akkumulátor anyagok alternatívái a hagyományos kobaltot tartalmazó akkumulátoroknak?
Egy alternatív anyag a lítiumvas-foszfát (LFP), amelynek körülbelül csak a fele az energia sűrűsége a kobalt és nikkel akkumulátorokhoz képest. Az organikus anyagok is ígéretesek, de közülük legtöbb nem éri el a kobaltot tartalmazó akkumulátorok vezetőképességét, tárolókapacitását és tartósságát.
5. Milyen előnyei vannak az MIT tudósok által kifejlesztett új anyagnak?
Az anyag tesztelései azt mutatták, hogy a vezetőképessége és tárolókapacitása hasonló a hagyományos kobaltot tartalmazó akkumulátorokhoz. Az új anyaggal rendelkező katóddal rendelkező akkumulátorok gyorsabban tölthetők és meríthetők, mint az eddigieknél.
6. Hogyan lett növelt az organikus anyag stabilitása és tapadása az akkumulátorban?
A kutatók cellulóz és gumi alapú töltőanyagokat adtak hozzá az organikus anyag stabilitásának növelése és tapadásának javítása érdekében az akkumulátor áramerősítőjéhez. Ezek a töltőanyagok nem csökkentik jelentősen az akkumulátor tárolókapacitását, és megvédik az akkumulátor katódját a töltés közbeni repedéstől.
7. Milyen előnyökkel járhat az organikus anyagokon alapuló akkumulátorok felhasználásának bevezetése a piacra?
Az organikus anyagokon alapuló akkumulátorok piacra kerülése segíthet elkerülni a kobalt bányászatával kapcsolatos problémákat, csökkentve a költségeket és a környezeti hatásokat.
Definíciók:
– Lítiumion akkumulátor: olyan típusú akkumulátor, amelyben az elektromos energia kémiai úton tárolódik, kihasználva a lítiumelektródok és az elektrolit közötti reakciókat.
– Kathód: olyan elektród, ahol csökkentő reakció történik egy akkumulátorban vagy elemek között.
– Kobalt: egy fém, amelyet hagyományos lítiumion akkumulátorokban a katód egyik összetevőjeként használnak.
– Energiasűrűség: az energiátárolás egységnyi térfogatonkénti mennyisége.
– Lítiumvas-foszfát (LFP): egy olyan anyag, amelyet néhány lítiumion akkumulátorban alternatívaként használnak a kobaltnak.
– Vezetőképesség: egy anyag tulajdonsága, hogy vezesse az elektromos áramot.
– Töltőanyagok: anyagok, amelyeket az akkumulátorhoz adnak, hogy növeljék az organikus anyag stabilitását és javítsák a tapadását az áramerősítőre.
– Bányászat: a nyersanyagok kitermelésének folyamata természeti erőforrásokból.
Javasolt kapcsolódó linkek:
MIT
The source of the article is from the blog krama.net