În căutare de noi soluţii ecologice, cercetătorii au identificat un polimer extras din alge, care, nu numai că va îmbunătăţi calitatea bateriilor pe bază de litiu-ion, dar va şi elimina folosirea unor compuşi toxici în producerea acestui tip de baterii.

 

 

Materialul se numeşte alginat, fiind extras din alge. În testele efectuate până acum, a îmbunătăţit atât capacitatea, cât şi puterea pentru electrozii pe bază de grafit, folosiţi la fabricarea bateriilor actuale, precum şi pentru electrozii pe bază de silicon, aflaţi în prezent în stadiu de dezvoltare, pentru producerea viitoarelor generaţii de baterii.

Gleb Yushin, profesor al Şcolii de Materiale Ştiinţifice şi Inginerie din Georgia, SUA, susţine că „producerea de baterii mai ieftine, care pot stoca mai multă energie şi cu o durată de viaţă mai mare, va avea un impact puternic şi pe termen lung asupra comunităţii…acest tip de baterii putând contribui la construcţia unei economii eficiente din punct de vedere energetic şi la crearea de maşini electrice cu autonomie mai ridicată.”

În acest scop, cercetătorii au căutat o cale de a realiza mai bine legătura dintre componentele bateriilor. Liantul dintre acestea este un element esenţial în producerea energiei electrice prin interacţiunea activă dintre particulele de grafit (respectiv de silicon în cazul viitoarelor generaţii de baterii) cu electrolitul. Igor Luzinov, de la Universitatea Clemson, declară că „pentru rolul de liant au căutat materiale care au evoluat în mediul natural, cum ar fi plantele acvatice crescute în ape sărate, cu mare concentraţie de ioni…din moment ce electrozii bateriilor sunt scufundaţi în lichid electrolitic, am considerat că plantele acvatice, în special cele crescute în medii agresive, precum apa sărată, pot juca excelent rolul de liant natural.”

Găsirea unui material potrivit este un pas important în îmbunătăţirea performanţelor bateriilor litiu-ion, care în prezent echipează o varietate de produse, de la telefoane mobile la autoturisme. Acestea funcţionează prin transferul ionilor de litiu între doi electrozi (un catod şi un anod), realizat prin intermediul unui lichid electrolitic. Cu cât mai eficient pot intra ionii de litiu în cei doi electrozi în timpul ciclurilor de încărcare-descărcare, cu atât mai mare va fi capacitatea bateriei.

Bateriile actuale litiu-ion au anozii fabricaţi din grafit (carbon). Anozii pe bază de silicon, aflaţi în curs de dezvoltare, oferă, cel puţin teoretic, o capacitate mult îmbunătăţită faţă de cei pe bază de grafit, însă nu s-au dovedit suficient de stabili până în prezent.

Una dintre calităţile pe care trebuie să le îndeplinească lianţii noilor baterii este permiterea extinderii sau contracţiei nanoparticulelor de silicon. Alginaţii par să îndeplinească această cerinţă – ei sunt extraşi din alge cu ajutorul Na2CO3. Alginaţii nu numai că leagă nanoparticulele de silicon între ele şi de folia de metal a anodului, dar le şi îmbracă, protejându-le astfel.

Până în prezent, oamenii de ştiinţă au demonstrat că bateriile pe bază de alginaţi ar oferi o capacitate de opt ori mai mare decât cea a celor actuale. Anodul a dovedit o capacitate coulombică de aproape 100% şi a fost operat în peste o mie de cicluri de încărcare-descărcare, fără probleme.

Studiul a fost realizat de oameni de ştiinţă şi ingineri de la Universitatea Clemson şi de la Institutul pentru Tehnologie din Georgia, SUA şi a fost publicat în publicaţia online Science Express, aparţinând revistei Science. Fondurile pentru realizarea cercetării au fost asigurate de producătorul japonez Honda şi de către NASA.

 

Sursa

Sursa Foto