Объем мирового рынка литий-ионных аккумуляторов стремительно растет. Группа исследователей с факультета инженерии, металлургии и материаловедения Индонезийского университета применила кофейную гущу в качестве материала для батарей. Ее также можно использовать и для электромобилей: это сократит время зарядки.
Идея использовать кофе возникла из-за того, что исследовательская группа увидела множество отходов кофейной гущи и обнаружила, что этот материал можно превратить в графен.
Литий-ионные аккумуляторы бывают самых разных форм и размеров, и в их составе могут использоваться различные материалы. Батареи часто встречаются в портативных электронных устройствах: мобильных телефонах и ноутбуках. В них используется комбинация оксида лития-кобальта (катод) и графита (анод).
Общие катодные материалы, используемые в электромобилях и гибридных автомобилях, включают оксид лития-марганца и фосфат лития-железа. В литий-ионных батареях в качестве электролита обычно используется класс органических соединений.
Литий-ионные аккумуляторы очень востребованы благодаря своим характеристикам: высокой плотности энергии, мощности разряда и долгому сроку службы. Эти свойства способствовали прогрессу в технологиях и сделали возможным массовое распространение важных устройств.
Таким образом, их применение в электромобилях и крупномасштабных системах хранения делает их возможным решением текущих экологических проблем, связанных с энергосбережением и сохранением ресурсов.
Хотя литий-ионные аккумуляторы вполне оправдывают свои ожидания, они не лишены недостатков. Они могут перегреваться и даже загореться плюс им требуются частые и длительные циклы зарядки.
Команда ученых переработала кофейную гущу в графен, чтобы увеличить проводимость оксида титаната лития. Они также использовали отходы скорлупы кокосовых орехов, которые превратили в активированный уголь, в качестве добавки к активному материалу анода. Использование этих материалов может сократить время зарядки аккумулятора и сделать его более безопасным.
Еще одна интересная особенность инновационных аккумуляторов заключается в том, что вырабатываемый ими электрический ток более стабилен, чем обычные графитно-литиевые аккумуляторы, которые сейчас используются для электромобилей.
Поскольку разработка батарей на основе кофе велась с учетом электромобилей, команда доказала, что использование инновационных материалов может снизить общий вес батареи. Ученые планируют произвести рабочую батарею весом около 200 кг. По сравнению со стандартными батареями для электромобилей, которые в среднем весят 500 кг, более легкая версия увеличит пробег, уменьшит количество циклов зарядки и сократит время, необходимое для полной зарядки.
Команда обещает, что полностью зарядить электрокар можно будет всего за 15 минут. Сейчас среднее время зарядки — около 6 часов.