Au fost dezvoltate primele baterii netoxice, cu ioni de aluminiu, din lume

Deși au devenit o parte esențială a vieții noastre de zi cu zi, bateriile tradiționale de unică folosință poluează puternic mediul, cu materiale periculoase precum plumbul, cadmiul și mercurul, ce sunt incredibil de dificil de reciclat. Pentru a rezolva problema, cercetătorii au creat bateriile netoxice cu ioni de aluminiu.

Oamenii de știință subliniază că materialele toxice pot otrăvi oamenii și animalele și pot contamina solul și apa atunci când sunt expuse la mediu de-a lungul timpului. Cu toate acestea, într-un progres recent, cercetătorii din China și Australia au parcurs un drum lung spre producerea primei baterii netoxice sigure și eficiente din lume.

Cercetătorii spun că au finalizat cu succes prima etapă de dezvoltare a noilor baterii și au stabilit un nou standard pentru siguranța și performanța bateriilor. Studiul a fost realizat de o echipă de cercetători de la Universitatea Flinders (Australia) și de la Universitatea Zhejiang Sci-Tech (China).

Pe ce se bazează aceste baterii netoxice?

Noile baterii sunt fabricate folosind materiale speciale cunoscute sub numele de radicali organici stabili, care conțin un element crucial 2,2,6,6-tetrametilpiperidil-1-oxi, cunoscut și sub numele de TEMPO.

În loc să folosească substanțe chimice dăunătoare, aceste baterii folosesc lichide pe bază de apă. Acești electroliți pe bază de apă au contribuit la dezvoltarea primului design al bateriilor cu radicali de aluminiu, care sunt atât ignifuge, cât și stabile în aer, potrivit cercetătorilor.

Ei au spus că „elementul oferă o ieșire stabilă de tensiune de 1,25 V și o capacitate de 110 mAh g–1 în 800 de cicluri, cu o pierdere de doar 0,028% per ciclu”.

Compoziția le permite bateriilor să stocheze energia eficient și le echipează cu capacitatea de a nu lua foc ușor. De asemenea, le crește potențialul de a fi rentabile și oferă o modalitate sigură de stocare a energiei pentru diverse utilizări, scrie Interesting Engineering.

Profesorul Zhongfan Jia, de la Universitatea Flinders, speră să folosească materiale biodegradabile pentru dezvoltarea bateriilor soft-pack în viitor, pentru a face produsul sigur și durabil.

Noile baterii mai au nevoie de îmbunătățiri

În plus, bateriile formate din ioni metalici multivalenți, în special Al3+, Zn2+ sau Mg2+, folosesc elemente abundente ale scoarței terestre și oferă o densitate de energie mult mai mare decât bateriile cu ioni de litiu (LIB) utilizate în mod obișnuit.

„Bateriile cu ioni de aluminiu (AIB) atrag o mare atenție deoarece aluminiul este al treilea cel mai abundent element (8,1%), ceea ce face ca AIB-urile să fie potențial un sistem de stocare a energiei durabil și cu costuri reduse”, a spus Jia.

Una dintre provocările semnificative cu care se confruntă oamenii de știință este mișcarea lentă a complexelor de ioni AI3+, care poate face ca bateriilor să le scadă eficiența catodului.

Cercetătorii spun că polimerii organici conjugați sunt catozi în curs de dezvoltare pentru AIB-uri pentru a aborda problema transportului ionic, dar performanța lor de ieșire a tensiunii rămâne slabă.

„Aceste materiale radicale nu au fost niciodată aplicate în AIB din cauza lipsei de înțelegere a reacției lor (electro)chimice în electroliți”, declară cercetătorii.

Studiul a fost publicat în Journal of the American Chemical Society.

Vă recomandăm să citiți și:

Cea mai mare centrală hidro-solară din lume, operațională în China

Următoarea generație de panouri solare începe producția în China

Ingredientul secret din materialul care poate stoca căldura

Energia solară a fost transmisă, în premieră, din spațiu pe Pământ