Noblista: recykling baterii kluczem do sukcesu samochodów elektrycznych

10 października 2019, 13:45
amsterdam-916561_640
Fot. Pixabay
Energetyka24
Energetyka24

Recykling baterii jest kluczem do zapewnienia wystarczającej ilości surowców ziem rzadkich potrzebnych do zaspokojenia popytu na samochody elektryczne - uważa tegoroczny laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii Akira Yoshino.

Yoshino wraz z Johnem B. Goodenoughem i M. Stanleyem Whittinghamem zostali wyróżnieni przez Komitet Noblowski za opracowanie lekkich i pojemnych akumulatorów litowo-jonowych (powszechnie nazywanych bateriami litowo-jonowymi). 

Wprowadzone na rynek w roku 1991 akumulatory litowo-jonowe zrewolucjonizowały nasze życie i są używane w niezliczonych urządzeniach elektrycznych, od telefonów komórkowych po laptopy i pojazdy elektryczne (na przykład hulajnogi i samochody). Mogą także magazynować znaczne ilości energii elektrycznej – na przykład z elektrowni słonecznych i wiatrowych.

"Kluczowym zagadnieniem jest ewentualna możliwość recyklingu baterii samochodów elektrycznych. (...) Koszty takiego procesu powinny się opłacić, jeśli zebralibyśmy wszystkie zużyte baterie samochodowe w Japonii i je przetworzyli" - tłumaczył. 

Coraz powszechniejsze wprowadzanie urządzeń na baterie zwiększa zapotrzebowanie na surowce takie jak miedź, nikiel czy kobalt. To budzi obawy czy da się je wydobywać w takim tempie, aby sprostać rosnącemu popytowi. Taka sytuacja sprawia, że pojawia się konieczność recyklingu - podkreśla agencja Bloomberga. Na tym polu światowym liderem są już Chiny.

Poza ponownym wykorzystaniem zużytych ogniw Yoshino dostrzega też konieczność zwiększenia udziału w miksie energetycznym źródeł solarnych i wiatrowych. Jego zdaniem ok. 2025 roku samochody elektryczne będą odpowiadać za ok. 15 proc. globalnej sprzedaży aut. Elektryfikacja transportu wpłynie też na wzrost popularności carsharingu i pojazdów autonomicznych. 

"Idealnym rozwiązaniem na przyszłość jest sytuacja, w której ludzie nie posiadają samochodów, a pojazdy autonomiczne pojawiają się tam, gdzie ktoś potrzebuje w danej chwili z nich skorzystać" - uważa laureat Nagrody Nobla. 

Stanley Whittingham rozpoczął badania nad akumulatorami litowo-jonowymi podczas kryzysu naftowego w latach 70. Badając nadprzewodniki, odkrył niezwykle bogaty w energię materiał - dwusiarczek tytanu, którego użył do stworzenia innowacyjnej katody w akumulatorze litowym. Na poziomie molekularnym dwusiarczek tytanu ma przestrzenie, w których mogą mieścić się jony litu (interkalacja). Lit to pierwiastek wyjątkowy – najlżejszy z metali (niemal dwa razy lżejszy od wody), bardzo reaktywny i łatwo oddający elektrony. 

John Goodenough przewidział, że katoda będzie miała jeszcze większy potencjał, jeśli zostanie wykonana przy użyciu tlenku, a nie siarczku metalu. Po systematycznych poszukiwaniach w 1980 r. wykazał, że tlenek kobaltu z jonami litu może wytwarzać potencjał aż czterech woltów. Był to ważny przełom i doprowadził do powstania znacznie mocniejszych akumulatorów. 

Anoda baterii została częściowo wykonana z metalicznego litu, który ma silną skłonność do uwalniania elektronów. W rezultacie powstał akumulator o dużym potencjale (nieco ponad dwa wolty). Jednak metaliczny lit jest reaktywny, a akumulator był zbyt wybuchowy i kosztowny, aby mógł znaleźć powszechne zastosowanie. 

Bazując na katodzie opracowanej przez Goodenougha, Akira Yoshino stworzył pierwszą komercyjnie opłacalną baterię litowo-jonową w 1985 r. Zamiast reaktywnego litu w anodzie zastosował koks naftowy, materiał węglowy, który podobnie jak tlenek kobaltu katody może interkalować jony litu. 

W rezultacie powstał lekki, wytrzymały akumulator, który można było ładować setki razy, zanim pogorszy się jego wydajność. Zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest to, że nie są one oparte na reakcjach chemicznych rozkładających elektrody, ale na jonach litu przepływających tam i z powrotem między anodą i katodą. 

Yoshino urodził się w roku 1948 w Suita (Japonia). Doktorat zrobił w 2005 r. na Uniwersytecie Osaka. Jest członkiem honorowym Asahi Kasei Corporation w Tokio (czyli firmy, która – obok Sony - wprowadziła akumulatory litowo-jonowe na rynek w roku 1991) i profesorem na Uniwersytecie Meijo w Nagoyi.(PAP)

PAP - mini

Energetyka24
Energetyka24
KomentarzeLiczba komentarzy: 0
No results found.
Reklama
Tweets Energetyka24