Созданы экологичные литий-ионные батареи для электромобилей - «Наука»

Добавлено 23-янв-2024, 00:00 От Macey

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.
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.

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. 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.