Батареи на основе лития используют более 50 % всего кобальта, производимого в мире. Эти батареи находятся в вашем мобильном телефоне, ноутбуке и, возможно, даже в вашем автомобиле. Около 50% кобальта в мире поступает из Конго, где его в основном добывают вручную, в некоторых случаях дети. Но теперь исследовательская группа, возглавляемая учеными из Калифорнийского университета в Беркли, открыла дверь для использования других металлов в батареях на основе лития и построила катоды с на 50% большей емкостью лития, чем обычные материалы.
«Мы открыли новое химическое пространство для аккумуляторных технологий», - сказал старший автор Gerbrand Ceder, профессор кафедры материаловедения и инженерии в Беркли. «В первый раз у нас есть действительно дешевый элемент, который может сделать большой обмен электронами в батареях».
В современных литиевых батареях ионы лития хранятся в катодах (отрицательно заряженный электрод), которые представляют собой слоистые структуры. Кобальт имеет решающее значение для поддержания этой слоистой структуры. Когда заряжается аккумулятор, ионы лития вытягиваются из катода в другую сторону аккумуляторной батареи - анода. Отсутствие лития в катоде оставляет много места. Большинство ионов металлов стекаются в это пространство, что приводит к тому, что катод теряет свою структуру. Но кобальт является одним из немногих элементов, которые не будут перемещаться, что делает его критичным для индустрии аккумуляторов.
«В мире аккумуляторов это огромное улучшение по сравнению с обычными катодами», - сказал ведущий автор Jinhyuk Lee.
Необходимо расширить технологию и проверить ее, чтобы ее можно было использовать в таких приложениях, как ноутбуки или электромобили.
Производительность катода измеряется в расчете на единицу веса, называемой ватт-часами на килограмм. Неупорядоченные марганцевые катоды приближались к 1000 ватт-часам на килограмм. Типичные литий-ионные катоды находятся в диапазоне 500-700 ватт-часов на килограмм.