Un nou concept ar putea face posibile baterii mai ecologice

Un nou concept pentru o baterie din aluminiu are o densitate de energie de două ori mai mare decât versiunile anterioare, este realizat din materiale abundente și ar putea duce la reducerea costurilor de producție și a impactului asupra mediului. Ideea are potențial pentru aplicații la scară largă, inclusiv stocarea energiei solare și eoliene. În spatele ideii se află cercetători de la Universitatea de Tehnologie Chalmers, Suedia, și de la Institutul Național de Chimie, Slovenia.

Utilizarea tehnologiei bateriilor din aluminiu ar putea oferi mai multe avantaje, inclusiv o densitate teoretică ridicată a energiei și faptul că există deja o industrie consacrată pentru fabricarea și reciclarea acesteia. În comparație cu bateriile litiu-ion de astăzi', cercetătorii' noul concept ar putea duce la costuri de producție semnificativ mai mici.

& quot;Costurile materialelor și impactul asupra mediului pe care le preconizăm din noul nostru concept sunt mult mai mici decât ceea ce vedem astăzi, făcându-le fezabile pentru utilizarea pe scară largă, cum ar fi parcuri cu celule solare sau stocarea energiei eoliene, de exemplu," spune Patrik Johansson, profesor la Departamentul de Fizică de la Chalmers.

& quot;În plus, noul nostru concept de baterie are o densitate de energie de două ori mai mare decât bateriile din aluminiu care sunt'de ultimă generație' azi."

Proiectele anterioare pentru bateriile din aluminiu au folosit aluminiul ca anod (electrodul negativ) și grafitul ca catod (electrodul pozitiv). Dar grafitul oferă un conținut de energie prea scăzut pentru a crea celule de baterie cu performanță suficientă pentru a fi utile.

Dar în noul concept, prezentat de Patrik Johansson și Chalmers, împreună cu un grup de cercetare din Ljubljana condus de Robert Dominko, grafitul a fost înlocuit cu un catod organic, nanostructurat, format din molecula de carbon antrachinonă.

Catodul de antrachinonă a fost dezvoltat pe scară largă de Jan Bitenc, anterior cercetător invitat la Chalmers din grupul de la Institutul Național de Chimie din Slovenia.

Avantajul acestei molecule organice din materialul catodic este că permite stocarea purtătorilor de sarcină pozitivă din electrolit, soluția în care ionii se deplasează între electrozi, ceea ce face posibilă o densitate de energie mai mare în baterie.

& quot;Deoarece noul material catodic face posibilă utilizarea unui purtător de încărcare mai adecvat, bateriile pot folosi mai bine potențialul aluminiului'. Acum, continuăm munca căutând un electrolit și mai bun. Versiunea actuală conține clor -- vrem să scăpăm de asta," spune cercetătorul Chalmers Niklas Lindahl, care studiază mecanismele interne care guvernează stocarea energiei.

Până acum, nu există baterii din aluminiu disponibile în comerț și chiar și în lumea cercetării sunt relativ noi. Întrebarea este dacă bateriile de aluminiu ar putea înlocui în cele din urmă bateriile cu litiu-ion.

& quot;Desigur, sperăm că pot. Dar mai presus de toate, acestea pot fi complementare, asigurându-se că bateriile litiu-ion sunt folosite doar acolo unde este strict necesar. Până acum, bateriile din aluminiu au o densitate energetică la jumătate mai mare decât bateriile cu litiu-ion, dar obiectivul nostru pe termen lung este să atingem aceeași densitate de energie. Mai rămâne de lucru cu electrolitul și cu dezvoltarea unor mecanisme de încărcare mai bune, dar aluminiul este, în principiu, un purtător de încărcare semnificativ mai bun decât litiul, deoarece este multivalent -- ceea ce înseamnă că fiecare ion'compensează' pentru mai mulți electroni. Mai mult, bateriile au potențialul de a fi semnificativ mai puțin dăunătoare mediului," spune Patrik Johansson.