U prelasku na „zelenije“ izvore energije, potražnja za punjivim litijum-jonskim baterijama raste. Međutim, njihove katode obično sadrže kobalt — metal čija ekstrakcija ima visoke ekološke i društvene troškove. Sada, istraživači u ACS Central Science izveštavaju o proceni katodnog materijala na bazi ugljenika bogatog zemljom koji bi mogao da zameni kobalt i druge retke i toksične metale bez žrtvovanja performansi litijum-jonske baterije.
Danas, litijum-jonske baterije napajaju sve, od mobilnih telefona preko laptopa do električnih vozila. Jedan od ograničavajućih faktora za realizaciju globalnog prelaska na energiju proizvedenu iz obnovljivih izvora — posebno za prelazak sa automobila na benzin na električna vozila — je nedostatak i poteškoće u iskopavanju metala, kao što su kobalt, nikl i magnezijum, koji se koriste u proizvodnji katoda za punjive baterije.
Prethodni istraživači su razvili katode od bogatijih i jeftinijih materijala koji sadrže ugljenik, uključujući organosumporna i karbonilna jedinjenja, ali ti prototipovi nisu mogli da se uporede sa izlaznom energijom i stabilnošću tradicionalnih litijum-jonskih baterija.
Dakle, Mircea Dinca i njegove kolege su želeli da vide da li bi drugi katodni materijali na bazi ugljenika mogli biti uspešniji. Možda su pronašli dostojnog kandidata u bis-tetraaminobenzohinonu (TAK). TAK molekuli formiraju slojevite strukture čvrstog stanja koje potencijalno mogu da se takmiče sa tradicionalnim performansama katode na bazi kobalta.
Nadovezujući se na svoj prethodni rad koji je pokazao TAK-ovu efikasnost kao superkondenzatorskog materijala, Dincaov tim je testirao jedinjenje u katodi za litijum-jonske baterije. Da bi poboljšali stabilnost ciklusa i povećali TAK adheziju na katodnom kolektoru struje od nerđajućeg čelika, dodali su materijale koji sadrže celulozu i gumu na TAK katodu.
U demonstraciji dokaza o konceptu istraživača, nova kompozitna katoda je ciklirala više od 2.000 puta bezbedno, isporučila je gustinu energije veću od većine katoda na bazi kobalta i napunila se-pražnjena za samo šest minuta.
Katode zasnovane na TAK-u treba dodatno testiranje pre nego što se pojave na tržištu, ali istraživači su optimistični da bi mogle da omoguće visokoenergetske, dugotrajne i brzo punjene baterije potrebne za ubrzanje globalnog prelaska na budućnost obnovljive energije to je bez kobalta i nikla.
