Итак, новый катод делает ставку на будущее без кобальтовых батарей. Ученые смогли разработать без кобальтовой батареи, и они собираются её использовать для питания электромобилей. Кобальт играет важную роль в работе современных литиевых батареек, однако добыча данного материала означает, что рабочие подвергаются опасным условиям, а также ухудшает природные ландшафты и водоснабжение. Ученые хотят помочь отказаться от этого редкого и дорогого металла. В национальной лаборатории Ок-Ридж разработали альтернативную архитектуру батареи на основе никеля. Она отвечает нескольким важным критериям.
Наряду с никелем, а также алюминием, кобальт используется для создания катодного компонента современных литиевых батарей. Однако из-за своей редкости он составляет примерно половину стоимости материала всего устройства, а значит батареи могут стать намного дешевле, и в сочетании с экологическими гуманитарными соображениями ученые ищут альтернативные архитектуры. На горизонте появляются многообещающие возможности, например, IBM работает над литиевой батареей, в которой не используется кобальт и другие тяжелые металлы. Вместо этого, используются ингредиенты из морской воды, а Тесла начала продавать в Китае Model 3 без кобальта. Мы также видели, как ученые смотрели на фосфат лития, меди и железа, качестве еще одной альтернативы, и одновременно добавляли марганец вместо кобальта для повышения плотности энергии.
В общем ученые работают над куда более дешевыми, безопасными и мощными батареями. Группа сотрудников Ок-Риджской национальной лаборатории работает над новым классом катодов. Она называет их NFA, это означает катоды на основе никеля, железа и алюминия. Это производные никелата лития, которые ученые исследовали в качестве катодного материала, и они долго ищут правильный рецепт.
Никелат лития уже давно рассматривается как предпочтительный материал для изготовления катодов, но он страдает внутренней структурой и электрохимической нестабильностью.
Отмечает руководитель исследования.
Он говорит о том, что в исследованиях, они заменили часть никеля на железо и алюминий для того, чтобы повышать стабильность катода. Железо и алюминий - это экономичные и экологически чистые материалы. Испытание нового катода показали высокую емкость и способность сохранять 88% этой емкости после целых 100 циклов. Ученые также построили аккумуляторную батарею, на основе катода из NFA и обнаружили, что несмотря на компромисс в отношении стабильности, она по-прежнему сохраняет 72% своей емкости после 200 циклов. Ученые описывают эти результаты, как предварительные. Они полагают, что конструкция является хорошим началом для будущей батареи без кобальта, и при этом катод будет работать так же, как и в обычных батареях, однако без использования дорогих и редких материалов. Они также отмечают, что технологии изготовления может быть интегрирована в глобальные процессы производства катодов. А теперь они планируют исследовать характеристики катода в ячейках большего формата и потенциал для использования в электромобилях.
Наши исследования поведения при зарядке и разрядке показали, что эти катоды подвергаются таким же электро-химическим реакциям, что и катоды на основе кобальта, и более того, они обладают достаточно высокой удельной емкостью для того, чтобы соответствовать требованиям плотности энергии батареи.
Отмечает руководитель исследования, по данным национальной лаборатории Ок-Риджа.