ACS Central Science: создан материал для экологичных литий-ионных аккумуляторов
Фото: Yves Herman / Reuters
Ученые Массачусетского технологического института (MIT) создали новый материал для экологичных аккумуляторов, которые могут использоваться для питания электромобилей. Об этом сообщает научный журнал ACS Central Science.
Новая литий-ионная батарея содержит катод на основе органических веществ вместо кобальта и никеля. Она проводит электричество с той же скоростью, что и батареи на основе кобальта, однако ее можно производить с гораздо меньшими затратами. При этом устройство обладает сопоставимой емкостью и может заряжаться быстрее, чем его аналоги.
Материал состоит из множества слоев TAQ (бис-тетрааминобензохинона) — небольшой органической молекулы с тремя гексагональными кольцами, содержащей аминогруппы и хинонные группы. Первые помогают соединению образовывать прочные водородные связи, делающие материал стабильным и нерастворимым, тогда как вторые являются резервуаром электронов. Эксперименты показывают, что TAQ способен выдержать более 2000 циклов заряда с минимальной деградацией.
Материалы по теме:
Рынок аккумуляторов ждет революция.Когда они перестанут быстро садиться и взрываться? 19 сентября 2021
Настало время спасать Байкал. Эксперты обсудили меры по защите байкальской экосистемы 13 декабря 2021
Чтобы стабилизировать материал электрода и повысить стабильность контакта с токоприемником батареи, сделанным из меди или алюминия, были добавлены такие наполнители, как целлюлоза и резина. Они составляют менее одной десятой катодного композита и не уменьшают емкость аккумулятора.
Большинство электромобилей питаются от литий-ионных аккумуляторов — типа аккумуляторов, которые перезаряжаются, когда ионы лития перетекают от положительно заряженного электрода, называемого катодом, к отрицательно заряженному электроду, называемому анодом. В большинстве литий-ионных батарей катод содержит кобальт — металл, обладающий такими характеристиками, как высокая стабильность и плотность энергии.
В то же время кобальт является дефицитным металлом, а большая часть его месторождений находится в странах со сложной политической обстановкой. Кроме того, добыча кобальта сопряжена с опасными условиями труда и приводит к образованию токсичных отходов, загрязняющих окружающую среду рядом с шахтами. Одним из используемых на практике альтернативных материалов является литий-железо-фосфат (LPF), который, однако, имеет в два раза меньшую плотность энергии.
