Magia z MIT. Ten materiał może odmienić przyszłość recyklingu

Naukowcy z MIT opracowali innowacyjny materiał, który sam tworzy uporządkowaną strukturę zdolną do przewodzenia jonów, a przy tym rozpuszcza się bez śladu niczym wata cukrowa. Może to być przełom w recyklingu baterii do aut elektrycznych i nowy krok w stronę naprawdę ekologicznej elektromobilności.

Recykling baterii litowo-jonowych pozostaje jednym z największych wyzwań branży elektromobilnej. Wysokie koszty, toksyczne substancje i skomplikowane procesy sprawiają, iż odzyskiwanie surowców przez cały czas nie nadąża za rosnącą produkcją. MIT postanowił podejść do problemu inaczej. Naukowcy stworzyli materiał, który da się łatwo rozłożyć i odzyskać.

W artykule opublikowanym na łamach Nature Chemistry badacze opisują nowy typ elektrolitu wykonanego z cząsteczek, które bez konieczności stosowania wysokich temperatur czy agresywnych chemikaliów tworzą uporządkowaną strukturę przewodzącą jony. Materiał rozpuszcza się w organicznych rozpuszczalnikach i może być stosowany w akumulatorach półprzewodnikowych.

Magiczna inspiracja z Hogwartu

Pomysł na nowy materiał zrodził się z inspiracji sceną z filmu Harry Potter, w której Dumbledore jednym ruchem dłoni naprawia stary dom. Badacze uznali, iż podobna magia mogłaby zadziałać w kontekście recyklingu baterii. Ich uwaga skupiła się na elektrolicie – kluczowym, ale jednocześnie jednym z najbardziej problematycznych składników akumulatora.

Do stworzenia magicznego elektrolitu wykorzystano cząsteczki aramidowych amfifili (AA), które samoczynnie łączą się w wodzie w struktury przypominające nanowstęgi wykazujące stabilność chemiczną podobną do kevlaru. Na końcu każdej cząsteczki dodano Poli(tlenek etylenu), czyli składnik umożliwiający przewodzenie jonów litu. Po umieszczeniu w wodzie system spontanicznie formuje strukturę zdolną do transportu jonów, czyli działający elektrolit.

Działa, ale wymaga dopracowania

Aby sprawdzić skuteczność materiału, naukowcy stworzyli prototyp baterii półprzewodnikowej z katodą z litu-żelaza-fosforanu (LFP) i anodą z tytanianu litu (LTO). Nowy elektrolit przenosił jony litu między elektrodami, choć przy szybszym ładowaniu i rozładowywaniu pojawiały się pewne zakłócenia. Największy atut materiału ujawnił się dopiero w procesie recyklingu. Po zakończeniu testów baterię zanurzono w organicznym rozpuszczalniku, gdzie elektrolit niczym wata cukrowa wrzucona do wody natychmiast się rozpuścił.

Naukowcy podkreślają, iż technologia wymaga jeszcze dopracowania i dalszych badań. Trzeba jednak liczyć, iż uda się im uporać ze wszystkimi bolączkami opracowanego rozwiązania. Sprzedaż samochodów elektrycznych dynamicznie rośnie, a zapasy litu wykorzystywanego do produkcji ogniw w branży elektromobilnej maleją. Dużym problemem jest także problem z odpowiednim recyklingiem tego typu baterii. Materiał opracowany przez MIT może stać się początkiem nowego podejścia projektowania baterii z myślą o przyszłym recyklingu, zamiast szukania rozwiązań dopiero wtedy, gdy akumulator trafia na złom.

*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI