Badacze z MIT opracowali nowy materiał do produkcji baterii dla samochodów elektrycznych, który może być bardziej ekologiczny. Zamiast tradycyjnych metali, takich jak kobalt czy nikiel, wykorzystuje organiczny materiał do katody.
Nowy materiał okazał się przewodzić prąd elektryczny tak samo dobrze jak baterie z kobaltem, ma podobną pojemność magazynowania energii i można go szybciej naładować. Dodatkowo, produkcja baterii z wykorzystaniem tego materiału może być znacznie tańsza niż w przypadku baterii zawierających kobalt.
Większość samochodów elektrycznych korzysta z baterii litowo-jonowych, w których jony litu poruszają się z katody o ładunku dodatnim do anody o ładunku ujemnym. W wielu bateriach litowo-jonowych katoda zawiera kobalt, metal znany ze swojej stabilności i gęstości energetycznej. Jednak kobalt ma swoje wady, jest to rzadki metal, a ceny jego wydobycia są zmienne.
Co więcej, wydobycie kobaltu wiąże się z problemami środowiskowymi i etycznymi, często związanymi z niebezpiecznymi warunkami pracy, toksycznymi odpadami i zależnością od złóż w politycznie niestabilnych regionach.
Nowy organiczny materiał opracowany przez badaczy z MIT składa się z wielu warstw TAQ (bis-tetraaminobenzoquinone), organicznej cząsteczki z trzema połączonymi szóstobocznymi pierścieniami. Warstwy tworzą strukturę podobną do grafenu, a wewnątrz cząsteczek znajdują się chinony i aminy, co sprawia, że materiał jest stabilny i nierozpuszczalny.
Nierozpuszczalność jest istotna dla przedłużenia trwałości materiału, zapobiegając jego rozpuszczaniu się w elektrolicie baterii.
Nowy materiał organiczny okazał się charakteryzować porównywalną przewodność i pojemność magazynowania energii do tradycyjnych baterii z kobaltem. Baterie z katodą z TAQ wykazały szybsze tempo ładowania i rozładowywania, co potencjalnie przyspiesza proces ładowania samochodów elektrycznych.
Aby zwiększyć stabilność materiału organicznego i jego przyczepność do kolektora prądu baterii (zwykle wykonanego z miedzi lub aluminium), badacze dodali materiały wypełniające, takie jak celuloza i guma. Te wypełniacze stanowią mniej niż jedną dziesiątą całkowitego kompozytu katody i nie mają istotnego wpływu na pojemność magazynowania energii baterii.
Ponadto, przyczyniają się one do przedłużenia trwałości katody baterii, zapobiegając pękaniu podczas przepływu jonów litu. Podstawowe materiały do produkcji tej katody – prekursor chinonu i prekursor amin – są już dostępne komercyjnie, a badacze szacują, że koszt materiałów do składania tych organicznych baterii może wynosić od jednej trzeciej do połowy kosztu baterii z kobaltu.
Opublikowane badania potwierdzają, że nowy organiczny materiał może być obiecującą alternatywą dla tradycyjnych metali stosowanych w bateriach litowo-jonowych. Przy odpowiednich dalszych badaniach i rozwoju tej technologii, baterie ekologiczne mogą stać się popularnym wyborem dla przyszłych samochodów elektrycznych.
FAQ:
1. Jakie materiały zostały wykorzystane do produkcji baterii dla samochodów elektrycznych opracowanych przez badaczy z MIT?
Badacze z MIT opracowali nowy materiał do produkcji baterii dla samochodów elektrycznych, który wykorzystuje organiczny materiał do katody zamiast tradycyjnych metali, takich jak kobalt czy nikiel.
2. Czym charakteryzuje się nowy organiczny materiał do katody baterii?
Nowy organiczny materiał składa się z wielu warstw TAQ (bis-tetraaminobenzoquinone), organicznej cząsteczki z trzema połączonymi szóstobocznymi pierścieniami. Posiada stabilną strukturę podobną do grafenu i jest nierozpuszczalny.
3. Jakie są zalety nowego materiału do baterii z organiczną katodą?
Nowy materiał okazuje się przewodzić prąd elektryczny tak samo dobrze jak baterie z kobaltem, ma podobną pojemność magazynowania energii i można go szybciej naładować. Dodatkowo, produkcja baterii z wykorzystaniem tego materiału może być znacznie tańsza niż w przypadku baterii zawierających kobalt.
4. Jakie są wady tradycyjnych baterii z kobaltem?
Tradycyjne baterie litowo-jonowe z katodą zawierającą kobalt mają wady, takie jak zależność od złóż w politycznie niestabilnych regionach oraz problemy środowiskowe i etyczne związane z wydobyciem kobaltu.
5. Jakie materiały wypełniające zostały dodane do organicznego materiału katody?
Badacze dodali do organicznego materiału katody materiały wypełniające, takie jak celuloza i guma, aby zwiększyć stabilność materiału i jego przyczepność do kolektora prądu baterii.
6. Jaka jest szacowana cena nowych organicznych baterii w porównaniu z tradycyjnymi bateriami z kobaltem?
Badacze szacują, że koszt materiałów do składania organicznych baterii może wynosić od jednej trzeciej do połowy kosztu baterii z kobaltu.
7. Jakie są możliwości rozwoju tej technologii?
Przy odpowiednich badaniach i rozwoju tej technologii, baterie ekologiczne z organicznym materiałem katody mogą stać się popularnym wyborem dla przyszłych samochodów elektrycznych.
Linki powiązane:
– MIT: Oficjalna strona Massachusetts Institute of Technology.
– samochodyelektryczne.info: Portal informacyjny o samochodach elektrycznych.
– ekoauto.pl: Strona poświęcona ekologicznym samochodom.