Uhlíkové baterie nahrazují lithium

Od roku 2014 zahájila americko-japonská společnost Power Japan Plus, která se zabývá hledáním a vývojem materiálů pro vysoce výkonné baterie, výrobu nového typu baterií. Na vývoji se aktivně podíleli vědci z Kyushu University. Tyto baterie mají v zásadě organický elektrolyt, který však pracuje s katodou a anodou vyrobenou z kompozitu na bázi uhlíku a uhlík pro baterie je vyroben z bavlny, kávových zrn nebo bambusu.

Nové baterie se nazývají Ryden (duální uhlíková baterie Ryden). Na rozdíl od populární dnes lithium-iontové baterie, duální uhlíkové baterie Ryden jsou nejúčinnější a zcela šetrné k životnímu prostředí. Zde se nepoužívají vzácné a těžké kovy, takže baterie nejsou drahé a jsou zcela recyklovatelné. Toto je v současné době nejlepší způsob, jak ukládat elektrickou energii.

Pokud se podíváte na lithium-iontové baterie, které původně vytvořil v roce 1991 společnost Sony Energitech, mají samozřejmě významné výhody:

• rychlé dobití a pomalé vybití;

• mají nízké samovybíjení v oblasti 10%;

• schopné napájet co nejširší škálu zařízení, od mobilních telefonů až po sofistikované kosmické lodě.

Avšak lithium má i přes svou nízkou hmotnost a dobrou specifickou hustotu energie své nevýhody: uhlíkovou stopu, toxicitu, vysoké náklady a vzácné složky. Tyto nedostatky lithia přiměly vědce z Japonska hledat méně toxické alternativy, s menším rizikem pro životní prostředí, s možností snadné likvidace.

Specifická kapacita duálních uhlíkových baterií je srovnatelná s lithium-iontovými bateriemi, ale z hlediska bezpečnosti jsou nové baterie výrazně lepší než lithiové. Nové baterie si navíc udržují životnost mnohem déle a rychleji se nabíjejí, což z nich činí dnes skvělou alternativu.

V létě 2014 tým Taisan testoval nové baterie na elektrickém závodním vozidle a výsledky překonaly všechna očekávání. Lehká Rydenova baterie se během závodu nepřehřála a řidič se obvykle nemusel zastavit nebo zpomalit, když baterie dosáhla nebezpečné teploty. To znamená, že baterie založená na objemném chladicím systému s dvojitým uhlíkem není v zásadě vyžadována.

Výrobce samozřejmě nezveřejňuje všechny jemnosti týkající se bateriového zařízení, tvrdí však jedinečný chemický proces, který probíhá mezi anodou a katodou vyrobenou z běžného uhlíku samotného. Baterie je zároveň chemicky zcela stabilní a není nebezpečná, jako lithium-ion, ani pro životní prostředí, ani pro člověka.

Testy mezitím ukázaly rychlost nabíjení 20krát vyšší než rychlost nabíjení lithium-iontových baterií podobné kapacity! Jmenovité napětí jedné buňky je 4 volty. Životnost je o 50% vyšší než nejlepší lithiové analogy - 3000 oproti předchozím maximálním dosažitelným 2000 cyklům nabití-vybití.

Výroba duálních uhlíkových baterií není spojena se změnou stávajících linek pro lithium-iontové baterie a vzhledem k nedostatku vzácných kovů v seznamu složek je vyloučena závislost na tržních cenách surovin. Náklady na likvidaci přestaly být problémem a výroba sama o sobě je téměř zcela bez odpadu.

Takový obrovský technologický skok byl výsledkem kompromisu, ke kterému dospěli výrobci a vývojáři, dosáhli požadované rovnováhy, “uvedl v tiskové zprávě technický ředitel společnosti Power Japan Plus Kaname Takeya.

V prefektuře Okinawa byla zahájena výroba baterií Ryden 18650 v plném rozsahu. Nyní jsou k dispozici bezpečné a efektivní baterie pro různé aplikace, od lékařského vybavení po elektrická vozidla, pro které může Power Japan Plus dodávat komponenty pro výrobu velkokapacitních baterií, takže výrobci elektrických vozidel mohou získat potřebnou kapacitu pro vlastní montáž.

Chemici z University of Oregon hledají od roku 2014 ekologickou náhradu lithia. Při hledání účinného biologického materiálu objevili chemickou složku, která by mohla revolucionalizovat průmysl elektrických baterií. Cradle to Cradle - to je název konceptu, který předpokládá 100% opětovné použití materiálů získaných v procesu lidského života: produkt je znovu vytvořen nebo nový je získán ze zdrojového materiálu.

Inovace spočívá v likvidaci nebezpečného odpadu jeho opětovným použitím při výrobě baterií. Tým vědců objevil možnost vytvořit levné spolehlivé baterie z polycyklických aromatických uhlovodíků.

Polycyklické aromatické uhlovodíkové sloučeniny (PAH) jsou kontaminanty a lze je nalézt všude. Recyklace těchto sloučenin vám umožní vytvářet udržitelné baterie a zároveň čistit životní prostředí. Jako produkty spalování uhlovodíků jsou PAU distribuovány vodou, půdou, vzduchem a jsou zařazeny do seznamu nejškodlivějších látek pro životní prostředí.

Baterie, která byla vyvinuta na University of Origon, bude obsahovat uhlíkovou anodu a katodu založenou na PAH. Zvláště zajímavá je látka koronin. Koronin v pevné krystalické formě je bezpečný. Podle výsledků zkoušek se ukázalo, že iontová kapacita je poměrně vysoká, struktura je chemicky stabilní a v budoucnu bude možné získat baterie, které jsou dokonale vhodné pro úsporu energie slunce a větru s ohledem na další využití.

Koronin má oproti stejnému uhlíku velmi velkou výhodu: uhlík je nekompatibilní s nevodným elektrolytem, ​​zatímco u koroninu to vůbec není problém! To znamená, že baterie se ukážou jako bezúdržbové a zároveň spolehlivé a stabilní. Mimochodem, studie týkající se tvorby hvězd ukázaly, že PAH jsou přítomny v mlhovině „Socha svobody“, to znamená, že Slunce pravděpodobně také vycházelo z prostředí obsahujícího PAH - „energie přicházející z hvězd bude použita v bateriích a bude se k nám znovu a znovu vracet „Řekl Hanen Khattab, Ph.D. z Quebecké univerzity v Montrealu.

Budoucnost je samozřejmě stále s uhlíkovými bateriemi. Budou levné, netoxické, šetrné k životnímu prostředí a pro člověka. Uhlík je široce dostupný. Běžné uhlí obsahuje 80% uhlíku. Každý živý nebo mrtvý organismus je charakterizován obsahem sloučenin uhlíku.

Život není možný bez uhlíku. Rostliny přijímají sloučeniny uhlíku ze vzduchu, používají uhlík k vytvoření kořenového systému. Zvířata dostávají uhlík s jídlem. Oba to emitují ve složení oxidu uhličitého. Tak či onak, uhlík není nedostatek a to nám dává určitou naději.