Kolbatterier ersätter litium

Sedan 2014 har det amerikansk-japanska företaget Power Japan Plus, som bedriver sökning och utveckling av material för högpresterande batterier, lanserat produktionen av en ny typ av batteri. Forskare från Kyushu University deltog aktivt i utvecklingen. Dessa batterier har i princip en organisk elektrolyt, som dock fungerar med en katod och anod tillverkad av en kolbaserad komposit, och kol för batterierna är tillverkad av bomull, kaffebönor eller bambu.

De nya batterierna kallas Ryden (Ryden dual carbon battery). Till skillnad från populära idag litiumjonbatterier, Ryden-batterier med dubbla kolhydrater är de mest effektiva och helt miljövänliga. Sällsynta och tungmetaller används inte här, så batterierna är inte dyra och är helt återvinningsbara. Detta är för närvarande det bästa sättet att lagra elektrisk energi.

Om du tittar på litiumjonbatterierna, som ursprungligen skapades 1991 av Sony Energitech, har de naturligtvis betydande fördelar:

• ladda snabbt och urladdas långsamt;

• ha låg självutladdning i området 10%;

• kunna driva ett brett utbud av enheter, från mobiltelefoner till sofistikerade rymdskepp.

Trots sin lätta vikt och goda specifika energitäthet har litium emellertid också nackdelar: ett kolavtryck, toxicitet, höga kostnader och knappa komponenter. Dessa brister i litium fick forskare från Japan att leta efter mindre giftiga alternativ, med mindre risk för miljön, med möjlighet till enkel bortskaffning.

Den specifika kapaciteten för dubbla kolbatterier är jämförbar med litiumjonbatterier, men vad gäller säkerhet är de nya batterierna väsentligt överlägsna litiumbatterier. Dessutom behåller nya batterier sin livslängd mycket längre och laddas snabbare, vilket gör dem till ett utmärkt alternativ idag.

Sommaren 2014 testade Taisan Team nya batterier på en elektrisk tävlingsbil, och resultaten överträffade alla förväntningar. Det lätta Ryden-batteriet överhettades inte under loppet, och föraren behövde i allmänhet inte stoppa eller sakta ner när batteriet når en farlig temperatur. Det vill säga att batteriet baserat på det "dubbla kol" skrymmande kylsystemet i princip inte krävs.

Tillverkaren avslöjar naturligtvis inte alla finesser angående batterienheten, men hävdar en unik kemisk process som fortsätter mellan anoden och katoden gjord av vanligt kol själv. Samtidigt är batteriet kemiskt fullständigt stabilt och inte farligt, som litiumjon, varken för miljön eller för människor.

Tester visade under tiden en laddningshastighet på 20 gånger laddningshastigheten för litiumjonbatterier med liknande kapacitet! Den nominella spänningen för en cell är 4 volt. Arbetstiden är 50% högre än de bästa litiumanalogerna - 3000 mot tidigare maximalt uppnåbara 2000 laddningsladdningscykler.

Produktionen av dubbla kolbatterier är inte förknippad med en förändring av befintliga linjer för litiumjonbatterier, och på grund av bristen på sällsynta metaller i listan över komponenter är beroendet av marknadspriser för råvaror uteslutet. Avfallshanteringskostnader har också upphört att vara ett problem, och själva produktionen är nästan helt slösfri.

Ett sådant kolossalt tekniskt språng var resultatet av en kompromiss som nås av tillverkare och utvecklare, de uppnådde den önskade balansen, säger Kaname Takeya, teknisk chef för Power Japan Plus i ett pressmeddelande.

Produktion av Ryden 18650-batterier i full skala påbörjades i Okinawa Prefecture. Och nu finns säkra och effektiva batterier för olika applikationer, allt från medicinsk utrustning till elfordon, för vilka Power Japan Plus kan leverera komponenter för att skapa batterier med stor kapacitet så att tillverkare av elfordon kan få den nödvändiga kapaciteten för självmontering.

Sedan 2014 har kemister från University of Oregon letat efter en miljövänlig ersättning för litium. På jakt efter effektivt biomaterial upptäckte de en kemisk komponent som kunde revolutionera elbatteriindustrin. Cradle to Cradle - detta är namnet på konceptet, som förutsätter 100% återanvändning av material som erhållits i processen för människoliv: produkten återskapas eller en ny erhålls från källmaterialet.

Innovationen ligger i bortskaffandet av farligt avfall genom återanvändning i produktion av batterier. Ett forskarlag upptäckte möjligheten att skapa billiga pålitliga batterier av polycykliska aromatiska kolväten.

Polycykliska aromatiska kolväteföreningar (PAH) är föroreningar och finns överallt. Genom att återvinna dessa föreningar kan du skapa hållbara batterier, samtidigt som du rengör miljön. Som produkter för förbränning av kolväten distribueras PAH genom vatten, jord, luft och ingår i listan över de mest skadliga ämnena för miljön.

Batteriet, som utvecklades vid University of Origon, kommer att innehålla en kolanod och en katod baserad på PAH: er. Av särskilt intresse är ämnet coronin. Koronin i fast kristallin form är säker. Enligt testresultaten visade det sig att jonkapaciteten är ganska hög, strukturen är kemiskt stabil och i framtiden kommer det att vara möjligt att få batterier som är perfekt lämpade för att spara solen och vindenergin med tanke på dess ytterligare användning.

Det finns en mycket stor fördel med koronin jämfört med samma kol: kol är oförenlig med icke-vattenhaltig elektrolyt, medan detta för koronin inte är ett problem alls! Det vill säga att batterierna kommer att visa sig vara underhållsfria och samtidigt pålitliga och stabila. Förresten, studier avseende bildandet av stjärnor visade att PAH: er finns i "Statue of Liberty" -nebulan, det vill säga solen troligen också uppstod från miljön som innehåller PAH: er - "energin som kommer från stjärnorna kommer att användas i batterier och kommer tillbaka till oss igen och igen ”Sa Hanen Khattab, doktorsexamen från University of Quebec i Montreal.

Uppenbarligen är framtiden fortfarande med kolbatterier. De är billiga att tillverka, giftiga, miljövänliga och för människor. Kol är allmänt tillgängligt. Vanligt kol innehåller 80% kol. Alla levande eller döda organismer kännetecknas av innehållet av kolföreningar.

Livet är omöjligt utan kol. Växter får kolföreningar från luften, använder kol för att bilda rotsystemet. Djur får kol med mat. Båda avger det i sammansättningen av koldioxid. På ett eller annat sätt är kol inte bristfällig, och detta ger oss lite hopp.