Новите батерии с органичен катод без кобалт ще захранват автомобилите на бъдещето

Повечето батерии за електромобили съдържат кобалт – метал, чието извличане е трудно от икономическа и политическа гледна точка. Инженери от Масачузетския технологичен институт (САЩ) са разработили литиево-йонна батерия с органичен катод вместо кобалт или никел, което би могло да намали зависимостта на електромобилната индустрия от тези редки метали. Новият тип катод е по-евтин, провежда електричеството не по-лошо и зарежда батерията по-бързо от кобалтовия катод.

Литиево-йонните батерии с кобалтов катод се представят добре, но за тях е необходим метал, добивът на който не е лесен навсякъде, а колебанията в цените изнервят производителите на батерии. С разпространението на електрическия транспорт цените на кобалта тепърва ще растат. Тези съображения принуждават изследователите да разработват алтернативни материали за батерии. Един от тях е литиево-желязо-фосфатният (LFP), но тези батерии не могат да осигурят на автомобилите дълъг пробег.

Друга възможност са органичните материали, които досега не можеха да се конкурират с кобалта по отношение на проводимостта, капацитета и продължителността на експлоатационния период. Проблемът с ниската проводимост обикновено се решава чрез добавяне на полимери, които намаляват капацитета на батерията. Изследователи от Масачузетския технологичен институт обаче са успели да открият органичен материал, който се оказал добър проводник, съобщава MIT News.

Материалът се състои от множество слоеве на органичната молекула 2-тетраминобензохинон, съставена от три хексагонални пръстена. Слоевете могат да се натрупват във всяка посока, за да образуват структура, подобна на графита. Химическите групи на хинона в тази молекула действат като резервоари за електрони, а амините помагат на материала да образува силни водородни връзки, които правят материала неразтворим в течния електролит на батерията.

Тестовете показаха, че проводимостта и капацитетът на материала са сравними с тези на традиционните литиево-кобалтови батерии. А зареждането и разреждането са по-бързи.
За да стабилизират органичния материал и да увеличат адхезията му към токовия колектор на батерията, изработен от мед или алуминий, учените добавят пълнители под формата на целулоза и каучук. Техният дял в катода не надвишава 10%, така че загубата на капацитет е незначителна. Освен това те увеличават живота на катода, като предотвратяват образуването на пукнатини.

Суровините за производство на 2-тетраминобензохинон са налични и се произвеждат в промишлен мащаб. Разработчиците смятат, че разходите за производството на подобни органични батерии ще бъдат около една трета или една втора от разходите за производството на кобалтови батерии.