Aceasta ar putea reprezenta o schimbare importantă în industria auto, având în vedere că cobaltul, folosit frecvent în bateriile litiu-ion, are atât un impact de mediu și social considerabil, cât și un preț extrem de volatil.
Potrivit unui studiu publicat în ACS Central Science, echipa condusă de profesorul Mircea Dincă de la MIT a creat un catod de baterie bazat pe materiale organice, în loc de cobalt sau nichel, care sunt adesea utilizate în bateriile actuale.
Acest material inovator poate conduce electricitatea la aceleași viteze ca bateriile pe bază de cobalt, dar la un cost mult mai mic, oferind, totodată, o capacitate de stocare comparabilă și o rată de încărcare mai rapidă.
Cercetătorii estimează că materialele necesare pentru fabricarea acestor baterii organice ar putea costa între o treime și jumătate din prețul bateriilor pe bază de cobalt.
„Cred că acest material ar putea avea un impact major, deoarece funcționează foarte bine”, spune Dincă. „Este deja competitiv cu tehnologiile existente și poate economisi mult din costurile și problemele de mediu asociate cu mineritul metalelor care sunt folosite în baterii.”
Cobaltul, deși oferă o stabilitate și o densitate energetică mari, are numeroase dezavantaje. Este un metal rar, cu depozite localizate în țări instabile politic, iar extracția sa duce la condiții de muncă periculoase și poluarea mediului înconjurător.
De asemenea, prețul său poate fluctua semnificativ, ceea ce reprezintă o problemă pentru industria vehiculelor electrice, care depinde de un flux de aprovizionare constant și accesibil.
Cercetările privind alternativele la cobalt au dus la descoperirea unor materiale mai ecologice și mai accesibile. De exemplu, fosfatul de litiu-fier (LFP) este deja utilizat de unii producători de automobile, dar are o densitate energetică mai mică decât bateriile pe bază de cobalt și nichel.
În schimb, materialele organice au devenit o opțiune promițătoare, dar până acum acestea nu au putut să rivalizeze cu performanțele bateriilor ce conțin cobalt, din cauza conductivității scăzute.
Cu toate acestea, cercetătorii de la MIT au reușit să dezvolte un material organic care poate conduce electricitatea eficient. Acest material este realizat din TAQ (bis-tetraaminobenzochinonă), o moleculă organică cu structură similară grafitului. Materialul are o stabilitate excepțională datorită legăturilor de hidrogen, care îl fac insolubil și previn degradarea sa rapidă.
Astfel, acest material poate suporta peste 2.000 de cicluri de încărcare fără o degradare semnificativă, un aspect esențial pentru durabilitatea bateriilor.
În plus, materialul organico-inorganic hibrid utilizat pentru catod poate fi produs din substanțe chimice de bază, deja disponibile pe piață, ceea ce ar face fabricarea acestor baterii mult mai ieftină decât în cazul bateriilor pe bază de cobalt.
Această descoperire promite să revoluționeze industria bateriilor pentru vehicule electrice, iar Lamborghini a licențiat deja patentul pentru această tehnologie.
În viitor, laboratorul lui Dincă intenționează să continue dezvoltarea unor materiale alternative pentru baterii și să exploreze posibilitatea înlocuirii litiului cu sodiu sau magneziu, metale mult mai abundente și mai accesibile.
