Nový koncept by mohl umožnit ekologičtější baterie

Nová koncepce hliníkové baterie má dvojnásobnou hustotu energie než předchozí verze, je vyrobena z velkého množství materiálů a mohla by vést ke snížení výrobních nákladů a dopadu na životní prostředí. Tato myšlenka má potenciál pro aplikace ve velkém měřítku, včetně skladování solární a větrné energie. Za nápadem stojí výzkumníci z Chalmers University of Technology ve Švédsku a National Institute of Chemistry ve Slovinsku.

Použití technologie hliníkových baterií by mohlo nabídnout několik výhod, včetně vysoké teoretické hustoty energie a skutečnosti, že již existuje zavedený průmysl pro jejich výrobu a recyklaci. Ve srovnání s dnešními lithium-iontovými bateriemi', výzkumníci' nová koncepce by mohla vést k výrazně nižším výrobním nákladům.

& quot;Náklady na materiál a dopady na životní prostředí, které předpokládáme z našeho nového konceptu, jsou mnohem nižší, než jaké vidíme dnes, takže je lze použít ve velkém měřítku, jako jsou například parky solárních článků nebo skladování větrné energie," říká Patrik Johansson, profesor na katedře fyziky v Chalmers.

& quot;Navíc náš nový koncept baterií má dvojnásobnou hustotu energie ve srovnání s hliníkovými bateriemi, které jsou'nejmodernější' dnes."

Předchozí konstrukce hliníkových baterií používaly hliník jako anodu (zápornou elektrodu) - a grafit jako katodu (kladnou elektrodu). Ale grafit poskytuje příliš nízký obsah energie na vytvoření bateriových článků s dostatečným výkonem, aby byly užitečné.

Ale v novém konceptu, který představili Patrik Johansson a Chalmers spolu s výzkumnou skupinou v Lublani vedenou Robertem Dominkem, byl grafit nahrazen organickou, nanostrukturovanou katodou, vyrobenou z uhlíkové molekuly antrachinonu.

Antrachinonovou katodu rozsáhle vyvinul Jan Bitenc, dříve hostující výzkumný pracovník v Chalmers ze skupiny Národního chemického institutu ve Slovinsku.

Výhodou této organické molekuly v katodovém materiálu je, že umožňuje ukládání kladných nosičů náboje z elektrolytu, roztoku, ve kterém se mezi elektrodami pohybují ionty, což umožňuje vyšší hustotu energie v baterii.

& quot;Protože nový materiál katody umožňuje použít vhodnější nosič náboje, mohou baterie lépe využít potenciál hliníku' Nyní pokračujeme v práci hledáním ještě lepšího elektrolytu. Aktuální verze obsahuje chlór -- toho se chceme zbavit," říká Chalmers výzkumník Niklas Lindahl, který studuje vnitřní mechanismy, které řídí skladování energie.

Dosud neexistují žádné komerčně dostupné hliníkové baterie a dokonce i ve světě výzkumu jsou relativně nové. Otázkou je, zda by hliníkové baterie mohly časem nahradit lithium-iontové baterie.

& quot;Samozřejmě doufáme, že mohou. Především se však mohou doplňovat a zajistit, že lithium-iontové baterie budou používány pouze tam, kde je to nezbytně nutné. Hliníkové baterie mají zatím jen poloviční energetickou hustotu než lithium-iontové baterie, ale naším dlouhodobým cílem je dosáhnout stejné energetické hustoty. Zbývá práce s elektrolytem a vývojem lepších nabíjecích mechanismů, ale hliník je v zásadě výrazně lepší nosič náboje než lithium, protože je multivalentní -- což znamená, že každý ion' kompenzuje' pro několik elektronů. Kromě toho mají baterie potenciál být podstatně méně škodlivé pro životní prostředí," říká Patrik Johansson.