Bateriile litiu-ion convenționale conțin substanțe problematice, cum ar fi nichelul și cobaltul, iar solvenții utilizați pentru acoperirea materialelor electrodului sunt, de asemenea, toxici. La Universitatea Saarland se lucrează pentru a dezvolta alternative ecologice.
Cunoscute sub numele de sferogeluri de carbon, aceste materiale noi sunt unități de dimensiuni nanometrice cu diametrul de aproximativ 250 nm, care oferă o suprafață mare și o capacitate electrochimică ridicată.
Provocarea pentru este sinteza chimică pentru a umple cavitatea din interiorul acestor sfere cu oxizi metalici adecvați. Fierul are o serie de avantaje: este abundent în întreaga lume, oferă – cel puțin teoretic – o capacitate mare de stocare și este ușor de reciclat, spun cei de la Universitatea Saarland.
Folosind o metodologie de sinteză bazată pe fier, echipa de la Salzburg a reușit să integreze diferite cantități de fier în cadrul sferelor de carbon, producând rețele poroase robuste, cu nanoparticule de fier distribuite uniform.
Ceea ce a fost deosebit de interesant a fost că capacitatea de stocare a continuat să crească în timp ce bateria era în uz. Cu cât bateria a fost folosită mai mult, cu atât a funcționat mai bine.
Acest lucru se datorează faptului că fierul metalic elementar din nanoparticule trebuie mai întâi să reacționeze cu oxigenul pentru a forma oxid de fier. Acest proces de activare electrochimică a fierului încorporat în matricea sferogelului de carbon nu este imediat, ci are loc progresiv.
Este nevoie de aproximativ 300 de cicluri de încărcare-descărcare până când toate cavitățile din sferele de carbon sunt umplute cu oxid de fier și se atinge capacitatea maximă de stocare. Cu toate acestea, sunt încă necesare cercetări suplimentare înainte ca acest mecanism să poată fi utilizat la scară industrială.
Procesul de activare trebuie să fie mai rapid, astfel încât bateriile să poată atinge capacitatea maximă de stocare mai devreme.
În plus, sferogelele de carbon umplute cu oxid de fier sunt utilizate în prezent ca anod de baterie; trebuie încă dezvoltat un catod adecvat pentru a obține o celulă completă.
Dan ATHANASIU
dan.athanasiu@ziuacargo.ro
