Żelazo kluczem do prostszych akumulatorów ze stałym elektrolitem
Zespół pod kierunkiem profesora Yan Wanga dokonał istotnego postępu w dziedzinie nośników energii ze stałym elektrolitem. Nowy materiał domieszkowany żelazem pozwala wyeliminować kosztowne warstwy ochronne, które dotychczas były konieczne między elektrolitami stałymi a anodami litowo-indowymi. To rozwiązanie może uprościć cały proces produkcyjny, co przekłada się na potencjalne obniżenie kosztów. Tradycyjne akumulatory ze stałym elektrolitem wymagają skomplikowanych systemów zabezpieczeń, co znacząco wpływa na ich cenę końcową.
Czytaj też: Powstała kwantowa karta debetowa. Tych pieniędzy nie da się podrobić
Pełne ogniwa bateryjne z materiałem domieszkowanym żelazem w 10% przetrwały ponad 300 cykli ładowania i rozładowania, zachowując przy tym 80% początkowej pojemności. Jeszcze bardziej obiecująco wyglądają wyniki testów symetrycznych ogniw, które działały przez ponad 500 godzin bez oznak degradacji.
Ta praca ustanawia domieszkowanie żelazem jako skuteczną strategię upraszczania konstrukcji akumulatorów ze stałym elektrolitem przy jednoczesnym zwiększaniu stabilności i wydajności — Prof. Yan Wang, Worcester Polytechnic Institute
Rewolucyjna metoda recyklingu z użyciem acetonu
Drugi przełom dotyczy bezpiecznego odzysku litu ze zużytych anod. Naukowcom udało się wykorzystać wysoką reaktywność tych materiałów, która dotąd stanowiła problem, jako siłę napędową całego procesu. Metoda opiera się na samonapędzającej się reakcji kondensacji aldolowej z acetonem. W praktyce oznacza to, iż niebezpieczne właściwości zużytych anod stają się elementem napędzającym ich przetwarzanie.
Czytaj też: Akumulator cynkowo-powietrzny bije rekordy wytrzymałości. Dotychczasowi dominatorzy pójdą w odstawkę
Największym osiągnięciem jest uzyskanie węglanu litu o czystości 99,79%. To wynik lepszy niż standardy dla materiałów klasy bateryjnej, które wynoszą 99,50%. W przemyśle bateryjnym każdy ułamek procenta ma znaczenie dla wydajności końcowego produktu. Odzyskany materiał został pomyślnie przetestowany w praktyce – wykorzystano go do produkcji nowych katod, których wydajność elektrochemiczna okazała się porównywalna z komercyjnymi odpowiednikami wytwarzanymi z surowca pierwotnego.
Ta metoda jest skutecznym rozwiązaniem jednego z najbardziej palących wyzwań w przemyśle bateryjnym. Przekształcając zagrożenie dla bezpieczeństwa w siłę napędową odzysku, stworzyliśmy proces kluczowy dla budowania bardziej zrównoważonej przyszłości energetycznej – dodaje Wang
Co to oznacza dla przyszłości elektromobilności?
Oba odkrycia mogą mieć istotny wpływ na rozwój pojazdów elektrycznych i systemów magazynowania energii. Uproszczenie konstrukcji akumulatorów ze stałym elektrolitem może obniżyć koszty produkcji, a efektywny recykling zmniejszy zależność od wydobycia nowych surowców. Branża motoryzacyjna zmaga się obecnie z rosnącymi kosztami materiałów do baterii. Możliwość odzyskiwania litu o wysokiej czystości ze zużytych ogniw mogłaby złagodzić presję na łańcuchy dostaw i potencjalnie przyczynić się do obniżenia cen samochodów elektrycznych. Wyniki badań opublikowano w czasopismach Joule oraz Materials Today. W ogólnym rozrachunku prace zespołu z WPI pokazują, że istnieją realne możliwości poprawy zrównoważenia technologii bateryjnych. Kluczowe wydaje się mądre gospodarowanie istniejącymi zasobami, a nie tylko tworzenie nowych rozwiązań. Jeśli opisane metody okażą się skalowalne, mogą znacząco wpłynąć na ekologiczny wymiar elektromobilności.