Научные сотрудники из Массачусетского технологического института, по заданию автомобильного гиганта Lamborghini, разработали новаторский материал для катодов в использовании литий-ионных аккумуляторах, который обладает потенциалом замены кобальта. Этот материал поможет снизить затраты на производство энергоносителей на впечатляющие 70%, сократив при этом использование редких и экологически вредных элементов. По своим качествам, такие батареи не уступают, а в ряде параметров даже превосходят традиционные аналоги.
Изображение: @MIT
Несмотря на скептицизм, обусловленный многочисленными анонсами подобных технологий, которые так и не выходили за рамки лабораторных исследований, Lamborghini защитила патент на эту инновацию и планирует дальнейшее исследование возможностей масштабного производства таких аккумуляторов.
Однако, с учетом ограниченности ресурсов Земли, аккумуляторы, производимые по современным технологиям, скорее всего, столкнутся с проблемами поставок сырья. Большая часть стратегического сырья для производства литий-ионных батарей добывается в регионах Африки, страдающих от социальных конфликтов. Кроме того, добыча кобальта, в частности, причиняет серьезный вред окружающей среде.
Использование никеля и кобальта в катодах литий-ионных батарей обеспечивает высокую плотность и емкость энергии. Попытки замены этих металлов другими материалами не привели к успеху. Особенно сложно было заменить их органическими соединениями, так как большинство таких веществ легко растворяются в электролитах.
Исследовательская группа MIT под руководством профессора Мирчи Динки (Mircea Dinca) утверждает, что нашли решение - они открыли как органический материал с высокой проводимостью и емкостью, так и связующий полимер, который требуется в очень небольших количествах.
Новый материал катода, известный как бис-тетраамин бензохинон (TAQ), состоит из множества слоев. Этот материал по своей структуре напоминает графит, который часто используется в производстве электродов. Циклические молекулы этого вещества содержат хиноны и амины. Хиноны аккумулируют электроны, а амины создают сильные водородные связи, предотвращая в электролите растворение катода.
Тесты этого материала доказали, что его емкость и проводимость в аккумуляторе сопоставимы с проводимостью и емкостью традиционных кобальтосодержащих аккумуляторов. Более того, батареи с TAQ-катодом могут заряжаться и разряжаться значительно быстрее, чем текущие модели аккумуляторов, что ускоряет время зарядки электромобилей.
Таким образом, сфера производства электромобилей может пережить значительные изменения благодаря этому нововведению. Если эта технология оправдает себя, это поможет в большой степени снизить стоимость и экологический ущерб, связанный с добычей металлов, которые на сегодняшний день используются в аккумуляторах. Данное открытие может стать прорывом в индустрии батарей, способствуя более быстрой и эффективной электрификации транспорта.
