Baterie nové generace by mohly být organické – bez kobaltu a niklu za použití uhlíku

V souvislosti s přechodem na „zelenější“ zdroje energie prudce roste poptávka po dobíjecích lithium-iontových bateriích. Jejich katody však obvykle obsahují kobalt – kov, jehož těžba má vysoké ekologické a společenské náklady. Vědci nyní vyhodnotili katodový materiál na bázi uhlíku, který by mohl nahradit kobalt a další vzácné a toxické kovy, aniž by to bylo na úkor výkonu lithium-iontových baterií.

Lithium-iontové baterie dnes pohánějí vše od mobilních telefonů přes notebooky až po elektromobily. Jedním z limitujících faktorů pro realizaci celosvětového přechodu na energii vyráběnou z obnovitelných zdrojů, zejména pro přechod od automobilů poháněných benzinem k elektromobilům, je vzácnost a náročnost těžby kovů, jako je kobalt, nikl a hořčík, které se používají při výrobě katod dobíjecích baterií.

Výzkumníci z American Chemical Society již dříve vyvinuli katody z hojnějších a levnějších materiálů obsahujících uhlík, včetně organosirných a karbonylových sloučenin, ale tyto prototypy se nemohly vyrovnat energetickému výkonu a stabilitě tradičních lithium-iontových baterií, uvádí portál Techxplore.

Next-generation batteries could go organic, cobalt-free for
long-lasting powerhttps://t.co/ix99E1VwZr@nano_chips #nanochips pic.twitter.com/qfQKMLa7i7

— nanochips (@nano_chips) January 18, 2024

Nyní výzkumníci chtěli zjistit, zda by jiné katodové materiály na bázi uhlíku mohly být úspěšnější. Možná našli vhodného kandidáta v bis-tetraaminobenzochinonu (TAQ). Molekuly TAQ vytvářejí vrstevnaté pevnolátkové struktury, které mohou potenciálně konkurovat tradičním katodám na bázi kobaltu.

Při demonstraci, kterou výzkumníci provedli v rámci ověřování koncepce, nová kompozitní katoda bezpečně prošla více než 2 000 cykly, poskytla vyšší hustotu energie než většina katod na bázi kobaltu a nabila se a vybila za pouhých šest minut.

Katody na bázi TAQ potřebují další testování, než se objeví na trhu, ale výzkumníci jsou optimističtí a věří, že by mohly umožnit vytvoření vysokoenergetických, dlouhotrvajících a rychle se nabíjejících baterií, které jsou potřebné k urychlení globálního přechodu na budoucnost obnovitelných zdrojů energie, které neobsahují kobalt a nikl.

zdroj: Techxplore, American Chemical Society