Koolstofbatterijen vervangen lithium

Sinds 2014 heeft het Amerikaans-Japanse bedrijf Power Japan Plus, dat zich bezighoudt met het zoeken en ontwikkelen van materialen voor hoogwaardige batterijen, de productie van een nieuw type batterij gelanceerd. Wetenschappers van Kyushu University namen actief deel aan de ontwikkeling. Deze batterijen hebben in principe een organische elektrolyt, die echter werkt met een kathode en anode gemaakt van een composiet op koolstofbasis, en koolstof voor de batterijen is gemaakt van katoen, koffiebonen of bamboe.

De nieuwe batterijen worden Ryden (Ryden dual carbon-batterij) genoemd. In tegenstelling tot populair vandaag lithium-ionbatterijen, dual-carbon Ryden-batterijen zijn het meest effectief en volledig milieuvriendelijk. Zeldzame en zware metalen worden hier niet gebruikt, dus de batterijen zijn niet duur en volledig recyclebaar. Dit is momenteel de beste manier om elektrische energie op te slaan.

Als je kijkt naar lithium-ionbatterijen, oorspronkelijk gemaakt in 1991 door Sony Energitech, hebben ze natuurlijk belangrijke voordelen:

• snel opladen en langzaam ontladen;

• een lage zelfontlading hebben in de buurt van 10%;

• in staat om een ​​breed scala aan apparaten van stroom te voorzien, van mobiele telefoons tot geavanceerde ruimtevaartuigen.

Ondanks zijn lichte gewicht en goede specifieke energiedichtheid heeft lithium echter ook nadelen: koolstofvoetafdruk, toxiciteit, hoge kosten en schaarse componenten. Deze tekortkomingen van lithium brachten onderzoekers uit Japan ertoe op zoek te gaan naar minder toxische alternatieven, met minder risico voor het milieu, met de mogelijkheid tot gemakkelijke verwijdering.

De specifieke capaciteit van dual-carbon batterijen is vergelijkbaar met lithium-ion batterijen, maar op het gebied van veiligheid zijn de nieuwe batterijen aanzienlijk beter dan die van lithium. Bovendien behouden nieuwe batterijen hun levensduur veel langer en laden ze sneller op, waardoor ze tegenwoordig een geweldig alternatief zijn.

In de zomer van 2014 testte het Taisan Team nieuwe batterijen op een elektrische racewagen, en de resultaten overtroffen alle verwachtingen. De lichtgewicht Ryden-batterij raakte tijdens de race niet oververhit en de bestuurder hoefde over het algemeen niet te stoppen of te vertragen wanneer de batterij een gevaarlijke temperatuur bereikt. Dat wil zeggen dat de batterij op basis van het "dubbele koolstof" omvangrijke koelsysteem in principe niet nodig is.

De fabrikant onthult natuurlijk niet alle subtiliteiten met betrekking tot het batterijapparaat, maar beweert een uniek chemisch proces dat verloopt tussen de anode en de kathode gemaakt van gewone koolstof zelf. Tegelijkertijd is de batterij chemisch volledig stabiel en niet gevaarlijk, zoals lithium-ion, noch voor het milieu, noch voor mensen.

Tests toonden ondertussen een laadsnelheid van 20 keer de laadsnelheid van lithium-ionbatterijen met vergelijkbare capaciteit! De nominale spanning van één cel is 4 volt. De levensduur is 50% hoger dan die van de beste lithiumanalogen - 3000 tegen de vorige maximaal haalbare 2000 laad / ontlaadcycli.

De productie van dual-carbon batterijen houdt geen verband met een wijziging in de bestaande lijnen voor lithium-ionbatterijen, en vanwege het ontbreken van zeldzame metalen in de lijst van componenten is afhankelijkheid van marktprijzen voor grondstoffen uitgesloten. De verwijderingskosten zijn ook geen probleem meer en de productie zelf is vrijwel volledig afvalvrij.

Zo'n enorme technologische sprong was het resultaat van een compromis dat fabrikanten en ontwikkelaars bereikten, ze bereikten het gewenste evenwicht, ”zei Kaname Takeya, technisch directeur van Power Japan Plus in een persbericht.

De volledige productie van Ryden 18650-batterijen begon in Okinawa Prefecture. En nu zijn er veilige en effectieve batterijen beschikbaar voor een verscheidenheid aan toepassingen, variërend van medische apparatuur tot elektrische voertuigen, waarvoor Power Japan Plus componenten kan leveren voor het maken van batterijen met grote capaciteit, zodat fabrikanten van elektrische voertuigen de vereiste capaciteit voor zelfassemblage kunnen krijgen.

Sinds 2014 zijn chemici van de Universiteit van Oregon op zoek naar een milieuvriendelijke vervanging voor lithium. Op zoek naar effectief biomateriaal ontdekten ze een chemische component die een revolutie teweeg kon brengen in de industrie voor elektrische batterijen. Cradle to Cradle - dit is de naam van het concept, dat uitgaat van 100% hergebruik van materialen die zijn verkregen tijdens het menselijk leven: het product wordt nagebouwd of een nieuwe wordt verkregen uit het bronmateriaal.

De innovatie ligt in de verwijdering van gevaarlijk afval door het hergebruik ervan bij de productie van batterijen. Een team van onderzoekers ontdekte de mogelijkheid om goedkope betrouwbare batterijen te maken van polycyclische aromatische koolwaterstoffen.

Polycyclische aromatische koolwaterstofverbindingen (PAK's) zijn verontreinigingen en zijn overal te vinden. Door deze verbindingen te recyclen, kun je duurzame batterijen maken en tegelijkertijd het milieu reinigen. Omdat het producten zijn van de verbranding van koolwaterstoffen, worden PAK's verdeeld via water, bodem, lucht en zijn ze opgenomen in de lijst van de meest schadelijke stoffen voor het milieu.

De batterij, die werd ontwikkeld aan de Universiteit van Origon, bevat een koolstofanode en een kathode op basis van PAK's. Van bijzonder belang is de stof coronine. Coronine in vaste kristallijne vorm is veilig. Volgens de testresultaten bleek dat de ionencapaciteit vrij hoog is, de structuur chemisch stabiel is en in de toekomst het mogelijk zal zijn om batterijen te krijgen die perfect geschikt zijn om de energie van zon en wind te besparen met het oog op verder gebruik.

Er is een zeer groot voordeel van coronine boven dezelfde koolstof: koolstof is onverenigbaar met niet-waterige elektrolyt, terwijl dit voor coronine helemaal geen probleem is! Dat wil zeggen dat de batterijen onderhoudsvrij en tegelijkertijd betrouwbaar en stabiel blijken te zijn. Studies over de vorming van sterren hebben trouwens aangetoond dat PAK's aanwezig zijn in de "Statue of Liberty" -nevel, dat wil zeggen dat de zon waarschijnlijk ook is voortgekomen uit de omgeving met PAK's - "de energie die uit de sterren komt, wordt in batterijen gebruikt en komt steeds weer terug "Zei Hanen Khattab, Ph.D. van de Universiteit van Quebec in Montreal.

Uiteraard ligt de toekomst nog steeds bij koolstofbatterijen. Ze zijn goedkoop om te produceren, niet giftig, milieuvriendelijk en voor mensen. Koolstof is overal verkrijgbaar. Gewone steenkool bevat 80% koolstof. Elk levend of dood organisme wordt gekenmerkt door het gehalte aan koolstofverbindingen.

Het leven is onmogelijk zonder koolstof. Planten ontvangen koolstofverbindingen uit de lucht, gebruiken koolstof om het wortelsysteem te vormen. Dieren krijgen koolstof met voedsel. Beiden stoten het uit in de samenstelling van koolstofdioxide. Op de een of andere manier is koolstof niet schaars en dit geeft ons enige hoop.