Тъй като преходът към по-чисти форми на енергия става критичен

Тъй като преходът към по-чисти форми на сила става сериозен за реализиране на задачите за чисто нула, ефикасното предпазване на такава сила, генерирана от възобновими източници, придобива първостепенно значение.

До тази степен акумулаторните акумулатори с висок потенциал и надеждност са от значително значение за постигането на тази цел, която се употребява в електрониката и разнообразни типове превоз. Въпреки това, батериите включват разнообразни детайли, в това число кобалт, допринасящи за екологични, стопански и обществени компликации.

За да я създадат по-екологична и ефикасна, откриватели от Токийския университет предложиха различен дизайн на батерията, който служи и за двете цели. Според екипа, новата архитектура може също по този начин да надмине индикаторите за продуктивност, показвани от други модерни дизайни на акумулатори. Освен това моделът може да издържи няколко цикъла на презареждане, като главната концепция може да бъде разширена и за други приложения.

Проучването, в което се разказват техните проучвания, е оповестено в списанието Nature Sustainability.

Проблеми с кобалта

Литиево-йонните акумулатори (LIB) се трансфораха в общоприет способ за зареждане на портативни или мобилни електронни джаджи и машини от десетилетия. Тъй като светът се отдалечава от изкопаемите горива, те се считат за сериозна стъпка за електрическите коли и домашните акумулатори за хора със слънчеви панели.

Въпреки че дизайните на LIB оферират един от най-гъстите портативни източници на сила през днешния ден, пораждат условия за модели с по-висока енергийна компактност, с цел да устоят по-дълго или да зареждат по-взискателни устройства.

Според екипа, LIB могат да устоят на доста цикли на презареждане, само че те се разграждат с времето; за всички би било за предпочитане батериите да могат да устоят на повече цикли на презареждане и да запазят опциите си за по-дълъг интервал от време. Въпреки това, най-загриженият проблем с модерните LIB е един от материалите, употребявани в тяхното създаване.

Кобалтът, употребен в LIB, е необичаен детайл, толкоз необикновен, че в този момент има единствено един главен източник: мрежа от мини в Демократична република Конго. Изследователите споделят, че през годините са били повдигани доста въпроси по отношение на екологичните последствия от тези мини и изискванията на труд, в това число употребата на детски труд. Източникът на кобалт също е проблем заради политическата и икономическа неустойчивост в района.

По-ефективен дизайн

Кобалтът нормално се употребява в електродите, които са главен съставен елемент на LIB. Всички акумулатори действат по сходен метод: когато са свързани към външна верига, два електрода, един позитивен и един негативен, улесняват придвижването на литиеви йони сред тях в това, което е известно като електролит.

Освен етичните и устойчиви проблеми с производството на кобалт, има няколко аргументи, заради които отводът от него е съвършен за създаване на литиево-йонни акумулатори. „ За нас предизвикването е техническо, само че въздействието му може да бъде екологично, икономическо, обществено и софтуерно “, сподели в изказване професор Ацуо Ямада от катедрата по инженерство на химически системи в университета.

Учените откриха нова опция на кобалта посредством съчетание на съставни елементи в електродите, които включват литий, никел, манган, силиций и О2 – всички те са доста по-често срещани и по-малко сложни за основаване и работа с тях.

Новите електроди и електролити на Ямада и неговия екип са освен без кобалт, само че също по този начин усъвършенстват химията на стандартните акумулатори в няколко аспекта. Тестовете демонстрират, че тези LIB имат 60 % по-голяма енергийна компактност, което може да значи по-дълъг живот и могат да обезпечат 4,4 волта спрямо 3,2-3,7 волта в общоприетите LIB.

Въпреки това, един от най-забележителните резултати беше подобряването на свойствата за презареждане. Изследователите споделят, че новата химия разрешава на тестовите акумулатори да се зареждат и разреждат изцяло за повече от 1000 цикъла (симулиращи три години цялостно потребление и зареждане), като в същото време губят почти 20 % от потенциала си за предпазване.

Екипът към момента усъвършенства модела, с цел да смекчи някои нежелани реакции, с цел да усъвършенства още повече сигурността и дълготрайността на дизайна.

Изследователите също по този начин означават, че този дизайн може да се приложи към електрохимични процеси и устройства, в това число други „ типове акумулатори, делене на вода (за произвеждане на водород и кислород), размразяване на руда, електропокритие и други. “