Następca akumulatorów litowych czeka za rogiem. Wynalazek nie jest z Chin i bardzo dobrze

Nie samym litem żyje świat – chociaż branża motoryzacyjna zdaje się nie dostrzegać jak na razie innych alternatyw dla konwencjonalnych akumulatorów litowo-jonowych. Niedawno dowiedzieliśmy się o zmodyfikowanej wersji tych baterii, która wykorzystuje katodę z materiału organicznego. Czy takie rozwiązanie technologiczne jest faktycznie lepsze?
Niewykluczone, że powstanie nowa generacja akumulatorów do elektryków

Niewykluczone, że powstanie nowa generacja akumulatorów do elektryków

Naukowcy z Korei Południowej zaprojektowali nowy rodzaj akumulatora litowo-jonowego na bazie katody organicznej. O wynikach badań prowadzonych pod kierownictwem prof. Won-Jin kwaka ze Szkoły Inżynierii Energetycznej i Chemicznej UNIST i przy współpracy z ekspertami z Uniwersytetu Hanyang możemy przeczytać w czasopiśmie Advanced Energy Materials.

Czytaj też: Szybkie ładowanie akumulatorów to nie mrzonka. Wystarczyło dodać jeden składnik, aby zagrozić bateriom litowo-jonowym

Baterie, które wykorzystują materiały organiczne, mogą być bardziej ekologicznymi alternatywami dla obecnie dominującej w świecie generacji “klasycznych” akumulatorów litowo-jonowych. W związku z rosnącą presją na coraz większą eksploatację złóż litu naukowcy rozglądają się za opcjami, które pozwalałyby obejść „przymus” używania tego pierwiastka w tak dużej ilości.

Akumulatorów z katodami organicznymi jeszcze na rynku nie było. Zwłaszcza tak wydajnych

Koreańscy badacze zaproponowali, aby wykorzystać do akumulatorów katody organiczne. Nie jest to nowy pomysł, ale jego realizacja przysparzała dotąd dużo problemów, jak chociażby rozpuszczanie związków w elektrolicie. Wobec tego zespół wykorzystał rozcieńczony elektrolit niesolwatujący (nierozpuszczający), hamując tym samym degradację katod organicznych.

Czytaj też: Oto chemikalia, jakich użyją Chiny. Recykling akumulatorów nie będzie już taki sam

Dibezwodnik kwasu peryleno-3,4,9,10-tetrakarboksylowego (PTCDA) wykorzystany w badaniach / źródło: Smokefoot, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

A z czego dokładnie samą katodę skonstruowano? Nazwa tego związku z pewnością zabrzmi dla wielu bardzo skomplikowanie, ale dibezwodnik kwasu peryleno-3,4,9,10-tetrakarboksylowego (PTCDA) jest już znany nauce jako czerwony barwnik wykazujący się dużą odpornością termiczną i wysoką stabilnością. Takie cechy brzmią jak idealny materiał na katodę do akumulatora, który ma działać przez wiele lat.

Podczas eksperymentów na katodzie wykazano, że akumulator poprawił swoje parametry pracy w zakresie pojemności i wydajności. Przez 1000 cykli ładowania urządzenie na bazie PTCDA utrzymało 91 proc. pierwotnej pojemności przy 1000 mA/g. W ten sposób badacze udowodnili, że problem solwatacji w akumulatorach z katodami organicznymi może zostać w prosty sposób rozwiązany.

Dibezwodnik kwasu peryleno-3,4,9,10-tetrakarboksylowego to heterocykliczny, organiczny związek chemiczny z grupy bezwodników kwasowych / źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna

Otwiera to nowe pole do badań nad ulepszoną generacją akumulatorów litowo-jonowych, ponieważ tak naprawdę wciąż mówimy tutaj o najbardziej powszechnej dzisiaj technologii bateryjnej, ale w zmodyfikowanej wersji i z użyciem mniej szkodliwych materiałów. Zwłaszcza w obliczu stresu rynkowego związanego z wydobyciem litu, zastąpienie go w jakimkolwiek stopniu innymi surowcami byłoby ogromnym odblokowaniem branży. Koreańczycy pokazali, że PTCDA sprawdza się doskonale.