Чем заменить литий

Мы воспринимаем аккумуляторы в гаджетах и электромобилях как нечто само собой разумеющееся. От телефонов и ноутбуков до экшн-камер и GPS-меток в школьных рюкзаках— во всех аккумуляторах этих приборов есть одна общая черта. Во всех используется литий. И он не самый экологический элемент таблицы Менделеева.

Литий-ионные аккумуляторы захватили мир. Сегодня они являются самыми популярными среди батарей, на них приходится более 90% мирового рынка. И они эффективно сохраняют энергию. Но их наиболее заметное применение в настоящее время — в электромобилях. За последнее десятилетие рост производства литий-ионных аккумуляторов привел к снижению цен на них на 85%, что впервые в истории сделало электромобили коммерчески жизнеспособными. Батареи прокладывают путь к общему будущему без ископаемого топлива, что крайне важно, если мы хотим замедлить изменение климата.

Но литий не самый экологически чистый химический элемент, который можно было использовать. В Южной Америке огромные запасы лития расходуют огромное количество воды, вызывая конфликты производителей с местными жителями. Для производства одной тонны лития требуется 2,2 млн л воды. Добыча лития также наносит вред почве и может привести к загрязнению воздуха.

Литий-ионные аккумуляторы можно перерабатывать, что, безусловно, является плюсом, их можно использовать снова и снова. Но это не общепринятая практика, хотя в последние годы наблюдается прогресс в переработке аккумуляторных батарей.

А пока можно искать им замену. Особенно потому, что нет никакой гарантии, что можно оставшегося в недрах литиях достаточно, чтобы удовлетворить растущий спрос.

Что мы можем использовать вместо лития в аккумуляторах? Об этом рассказывает Euronews.

Поваренная соль

Входящий в поваренную соль (NaCl) натрий является близким химическим «родственником» лития. Но он не оказывает такого же воздействия на окружающую среду, что означает, что литий можно было бы заменить на натрий. Решением могут быть натриево-ионные аккумуляторы. Натриево-ионная технология не потребляет дефицитных ресурсов, и для ее производства не требуются соли дорогостоящего лития — достаточно простой поваренной соли. Однако натрий в три раза тяжелее лития, а это значит, что натриево-ионные аккумуляторы также будут тяжелее. К тому же, натриевые батареи окажутся быть менее мощными, поскольку у них ниже номинальное напряжение.

Морская вода

Почему бы не использовать морскую воду? Специалисты Технологического института Карлсруэ в Германии разработали прототип батареи на основе морской воды. По словам ведущего проект ученого Стефано Пассерини, у них уже есть интерес со стороны инвесторов из Южной Кореи.

Железо

Железо, возможно, могло бы быть сильным заменителем лития. Считается, что этот химический элемент обладает лучшим окислительно-восстановительным потенциалом. В сентябре прошлого года Bloomberg опубликовал статью на эту тему. Единственным ограничением батарей с использованием железа является то, что они намного больше литиевых батарей. Это означает, что их нельзя использовать в смартфонах, ноутбуках или электромобилях, но они могут хорошо работать в качестве практичного варианта стационарных накопителей энергии.

Кремний

Многие ученые продвигают кремний как важнейший ингредиент, который может улучшить батареи. В настоящее время в литий-ионных батареях используются аноды из графита. «Кремний в качестве анода в литий-ионном аккумуляторе представляет собой «святой грааль» для исследователей в этой области», — считает директор Института наноматериалов Клемсона (США) профессор Аппарао М. Рао.

Магний

Батареи, изготовленные с применением магния, могут обладать более высокой плотностью энергии, большей стабильностью и более низкой стоимостью, чем современные литий-ионные элементы, утверждают ученые. У магния есть и еще одно преимущество. Каждый атом магния высвобождает два электрона во время фазы разряда батареи по сравнению с одним электроном у лития. Это дает ему возможность свырабатывать почти в два раза больше электрической энергии.

Конопля

Растительные экологически чистые волокна, используемые в одежде, строительных материалах, продуктах питания и даже автомобильных деталях, могут стать ключевым компонентом более дешевых, безопасных и менее вредных для окружающей среды аккумуляторов для электромобилей. Техасский стартап Bemp Research Corp пытается привлечь инвестиции для разработки и коммерциализации своей конопляной батареи. Компания заявляет, что коммерческое применение конопли позволит преодолеть проблемы с литий-ионными батареями с точки зрения стоимости, веса, масштабируемости, производительности и возможности вторичной переработки.