Краситель пурпурин удешевит литиевые аккумуляторы

Химики из Городского колледжа Нью-Йорка совместно с исследователями из Университета Райса и армией США создали экологичные надежные литий-ионные аккумуляторы на основе корня марены (Rubia sp.).

Пурпурин, который находится в марене, является естественным красителем. Его использовали более 3500 лет назад древние цивилизации Азии и Ближнего Востока. Пурпурином марены красили ткани, приобретающие в результате яркие розовые и красные оттенки.

В XXI веке пурпурин нашел новое применение – в производстве экологически чистых и дешевых литий-ионных аккумуляторов.

Современные Li-ion аккумуляторы содержат большое количество дорогостоящих и токсичных веществ и поэтому требуют весьма недешевой переработки и утилизации. Так, большинство литий-ионных аккумуляторов требуют кобальта: из лития и солей кобальта под воздействием высокой температуры изготавливают электроды. Однако производство металлического кобальта стоит больших денег, а последующая переработка – еще больших. При этом масштабы переработки очень велики и постоянно растут, например, только в 2010 году на планете было переработано почти 10 миллиардов литий-ионных аккумуляторов. Ко всему прочему в ходе этого процесса на 1 кВт*ч аккумулятора в атмосферу выбрасывается 72 килограммов двуокиси углерода.

К счастью, есть и натуральные молекулы, способные стать основой электрода литий-ионной батареи. Речь идет о пурпурине, молекулы которого имеют шестичленные кольца с карбонильными и гидроксильными группами. Эти молекулы совместимы с литием и ведут себя точно также, как и традиционные компоненты литий-ионных аккумуляторов. Кроме того, растущая марена поглощает углекислый газ и не засоряет окружающую среду – в отличие от обычных аккумуляторов, батарею на пурпурине можно просто выбросить. Науке известно лишь несколько природных органических молекул, которые можно использовать для производства Li-ion аккумуляторов, однако лишь марена предлагает простой способ производства.

Электрод на основе пурпурина можно изготовить при комнатной температуре в несколько простых этапов: растворить пурпурин в спиртовом растворителе и добавить соли лития.

Литиевые соли связываются с пурпурином, раствор приобретает розовый цвет, после чего удаляется растворитель - электрод готов.

Разработчики полагают, что первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы на основе пурпурина появятся всего через несколько лет. Это время понадобится для повышения эффективности электрода из пурпурина или синтеза схожих синтетических молекул.