Amerikanska forskare utvecklar ett EV -batteri utan ”Forever Chemicals”

• Risken för förorening av jord och vatten från EV -batterier är enorm, om de är felaktigt bortskaffade i slutet av deras livslängd.
• Batterier innehåller inte bara sällsynta jordartsmaterial, utan har också ”evigt kemikalier” i sin katod och elektrolyten.
• Forskare vid Uchicago Pritzker School of Molecular Engineering utformar ett batteri som inte använder dessa skadliga kemikalier i första hand.

Den globala efterfrågan på litiumjonbatterier beräknas öka från 700 Gigawatt-timmar 2022 till en enorm 4,7 terawattimmar år 2030, enligt McKinsey & Company. Det beror på att batterianvändningen inte bara växer i elfordon, utan också i elektriska apparater, drönare, energilagring på nätnivå och dussintals andra applikationer. Men deras smutsiga hemlighet med att använda skadliga kemikalier har inte tagits upp ännu.

Förutom sällsynta jordartsmaterial i EV-batterier och dragmotorer, använder dessa komponenter också farliga kemikalier som kallas PFA, som står för per- och polyfluoroalkylämnen. De är i allt, direkt från våra kläder till non-stick-kökspannor, enligt National Resources Defense Council. De bryter inte ner i miljön och kan till och med infiltrera mänskliga kroppar genom mat och vatten, därmed namnet ”Forever Chemicals.”

Nu utformar forskare vid University of Chicago nästa generations EV-batterier som inte litar på PFA. Både en katod och elektrolyten i ett typiskt litiumjonbatteri har PFA. De hjälper till att hålla den interna batteristrukturen tillsammans. Uchicago -forskare sa att ha PFA i katoden och elektrolyten är inte ett grundläggande krav. De påstår sig ha en lösning som inte påverkar prestandan.

”Vi kräver mer av våra batterier. Vi vill ha låg temperaturprestanda. Vi vill ha hög temperaturprestanda. Vi vill ha snabb laddning. Vi vill ha litiummetallbatterier. Det här är saker som vi kräver som konsumenter,” sa Chibueze Amanchukwu, en professor vid Uchicago Pritzker-skolan för molekylär teknik i en blogginlägg.

”Vad den vetenskapliga litteraturen gör nu är att säga,” Åh, låt oss lägga till mer fluorerade komponenter i elektrolyten. ” Nästan alla dessa kommer att betraktas som PFAS, sade han.

För att ta itu med denna fråga utvecklade de ett speciellt ”icke-fluorerat lösningsmedel” utan PFA för elektrolyten. Det ensamma löser inte problemet. Utmaningen är att bevisa att materialet åtminstone kommer att matcha eller förbättra prestandan för ett typiskt EV -batteri.

Foto av: Mercedes-Benz

Visar sig att cellerna fria från PFAS visade bättre jonparning, vilket innebär att de var tätare. De hade mer motstånd mot extrema temperaturer, med cyklingen som tydligen stabilt från 60 grader Fahrenheit till -40 grader. De hade också bättre kapacitetsbehållning, vilket innebär att batteriet inte bara kommer att hålla längre, utan också fortsätta att fungera på en hög nivå på lång sikt.

Naturligtvis finns dessa batterier i laboratorieexperimentfasen och ingenstans när man går in i produktionen. Men studiens poäng är att visa upp att miljöproblem för EV -batterier kan hanteras direkt i designstadiet.

När miljoner EV-batterier i slutet av livet kommer in i återvinning och andra livsfaser i slutet av decenniet, är risken för att de förorenar miljön enorm, särskilt om de inte hanteras ordentligt. PFAS har kopplats till allvarliga hälsorisker, inklusive utvecklingseffekter hos barn och reproduktiva effekter hos kvinnor, enligt miljöskyddsbyrån.

Just nu har den globala EV-rörelsen antagit den rörliga-och-bryt-saker-metoden som är förekommande bland Silicon Valley Tech Giants. Att vara först till marknaden är viktigare än att lösa de potentiella skadorna EV -batterier kan orsaka år eller decennier senare. Förhoppningsvis, med strängare föreskrifter och lösningar som dessa, kan framtida batteriutvecklingar ta en mer försiktig och miljövänlig strategi.

Har ett tips? Kontakta författaren: Suvrat.kothari@insidees.com