Lítiové batérie budú „zelené“

Toxický odpad z batérií, vrátane lítium-iónových, ktoré sú najpoužívanejším druhom v elektronických zariadeniach od mobilov po notebooky a tablety, už začína byť citeľnou záťažou pre životné prostredie. Povinný zber v predajniach elektroniky a ich následná ekologická likvidácia, resp. recyklácia, sú zatiaľ málo účinné aj vďaka nízkemu ekologickému povedomiu spotrebiteľov.

Marena farbiarska

Marena farbiarska – cesta k ekologickým batériám?. Foto: Travamed

S elektromobilmi spotreba lítia, ale aj kobaltu a ďalších kovov, ktoré sa v niektorých batériách používajú (napr. niklu v Ni-MH akumulátoroch), výrazne stúpne. Našťastie pri veľkých hmotnostiach už nebude výhodné ich vyhadzovanie do komunálneho odpadu.

Vedci však hľadajú cesty na zdokonaľovanie batérií. Okrem zvyšovania kapacity, či životnosti, je jedným z cieľov výskumu aj znižovanie ich ceny a toxicity. Práve túto vlastnosť má odstrániť modifikácia Li-ion batérií pomocou organického farbiva purpurínu, ktorú vyvinuli vedci z Rice University a City College of New York. Dnes sa v Li-ion batériách používa lítium oxid kobaltu (LiCoO2), no výroba katódy z tohto materiálu pri vysokých teplotách je drahá a energeticky náročná. Dr Arava Leela Mohana Reddy z Rice University tvrdí, že každá kilowatthodina energie v Li-ion batérii, vrátane výroby a recyklácie, má uhlíkovú stopu v podobe 72 kg oxidu uhličitého vypusteného do atmosféry.

Vedci však zistili, že dokážu katódu modifikovať pomocou purpurínu. Ide o červeno-žlté farbivo, výťažok z koreňa rastliny marena farbiarska (Rubia tinctorum), ktoré ľudstvo pozná už 3500 rokov.

purpurín

Čistý purpurín (1) a purpurín reagujúci s lítiom v pomere 1:2 (2). Foto: Gizmag

Tím vedcov z Rice University a City College v New Yorku v spolupráci s US Army Research Laboratory zistil, že purpurín a ďalšie farbivá biologického pôvodu majú veľký potenciál pri vývoji ekologických batérií. Ide o netoxické materiály, ktoré však vďaka karbonylovým a hydroxylovým väzbám dokážu dobre zachytávať a uvoľňovať elektróny. Purpurín sa javí výhodnejší v porovnaní s inými organickými molekulami.

Katóda pre batériu sa dá vyrobiť jednoducho a pri izbovej teplote. Purpurín sa rozpustí v alkohole a pridajú sa lítiové soli. Po interakcii sa rozpúšťadlo odstráni a elektróda je hotová. Kvôli zlepšeniu vodivosti sa materiál obohacuje 20 percentami uhlíka. Energetická hustota takejto batérie dosahuje 90 mAh/g po 50 nabíjacích/vybíjacích cykloch. Vedci sa domnievajú, že „zelené“ batérie sa budú komerčne vyrábať v priebehu niekoľkých rokov. Dovtedy však bude potrebné zlepšiť ich účinnosť, prípadne objaviť, alebo syntetizovať podobné molekuly s výhodnejšími vlastnosťami.

Zdroj: Gizmag, City College of New York, Rice University

Komentáre k článku