Przełom MIT! Baterie, które same się rozpadają i ułatwiają recykling?
Dzisiejszy rozwój elektromobilności to nie tylko ogromny krok w stronę czystszej przyszłości, ale także rosnące wyzwanie związane z recyklingiem akumulatorów. Pojazdy elektryczne wymagają zaawansowanych baterii litowo-jonowych, które po zakończeniu eksploatacji stają się trudnym do przetworzenia odpadem. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) zaproponowali przełomowe rozwiązanie – nowy rodzaj elektrolitu, który w odpowiednich warunkach samoczynnie się rozpada, co pozwala na znacznie prostszy demontaż akumulatora.
Nowy materiał działa w praktyce jak spoiwo łączące elementy baterii. Zamiast stosować skomplikowane i kosztowne procesy mechanicznego rozdrabniania, wystarczy zanurzenie ogniwa w organicznej cieczy, aby elektrolit rozpadł się na pierwotne składniki molekularne. Efekt? Cały akumulator można z łatwością rozłożyć na części nadające się do ponownego wykorzystania. To podejście może całkowicie odmienić sposób, w jaki podchodzimy do recyklingu baterii i ograniczyć ilość elektrośmieci w nadchodzących dekadach.
Za innowacją stoją tzw. amfifile aramidowe (AA), czyli cząsteczki samoorganizujące się w wodzie. Ich struktura przypomina kevlar, a dodanie glikolu polietylenowego (PEG) pozwala na skuteczne przewodzenie jonów litu. Po zanurzeniu w wodzie cząsteczki spontanicznie formują nanowstążki, które nie tylko przewodzą jony, ale też zapewniają odpowiednią wytrzymałość mechaniczną. Badacze dowiedli, że taki elektrolit sprawdza się w działającym prototypie akumulatora półprzewodnikowego.
Co więcej, eksperymenty wykazały, że materiał jest w stanie wytrzymać naprężenia produkcyjne i eksploatacyjne. Choć pojawiły się ograniczenia związane z polaryzacją podczas szybkiego ładowania i rozładowywania, sama koncepcja otwiera drzwi do nowej generacji zrównoważonych baterii. Potwierdzono bowiem, że nanowstążki skutecznie przenoszą jony litu pomiędzy elektrodami z fosforanu litowo-żelazowego i tlenku litowo-tytanowego, czyli materiałów stosowanych w dzisiejszych ogniwach.
Zespół MIT widzi w tej technologii ogromny potencjał. Obecnie pracują nad sposobami integracji elektrolitu z istniejącymi projektami akumulatorów, a także nad zastosowaniem go w nowych chemiach baterii. Jak podkreślają autorzy badań, rozwiązanie to nie tylko przyspieszy recykling, ale także umożliwi odzyskiwanie cennych zasobów litu. To kolejny krok w stronę bardziej zrównoważonej elektromobilności, który został już doceniony przez publikację w prestiżowym czasopiśmie Nature Chemistry.
Źródło: Massachusetts Institute of Technology
Czytaj też: Jeziora na Saharze. Jakie było ich pochodzenie i skąd wzięła się w nich woda?
Grafika tytułowa: Roberto Sorin / Unsplash
