Железный катод сделает литий-ионные батареи дешевле

Спрос на никель и кобальт растет вместе с распространением электромобилей, и через несколько десятков лет предсказанный дефицит этих металлов не позволит продолжать производство литий-ионных аккумуляторов в их нынешнем виде, https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240523153619.h... Science Daily. Вдобавок, плотность энергии этих элементов уже приблизилась к потолку – еще немного, и батареи начнут воспламеняться во время зарядки из-за выбросов кислорода. Плюс добыча кобальта загрязняет окружающую среду и воду.

Все это вместе объясняет, почему ученые ряда стран заняты поисками другой химии для батарей. Международная команда ученых решила заменить катод литий-ионной батареи на железный. Это четвертый по распространенности в земной коре элемент, и его точно хватит надолго.

«Мы изменили реакционную способность железа, самого дешевого из металлов, - сказал Цзи Сюлэй, исследователь из Университета штата Орегон. – Наш электрод может предложить более высокую плотность энергии, чем современные катодные материалы в электромобилях. А поскольку мы используем железо, цена которого обычно не превышает доллара за килограмм – небольшую долю от цены на никель и кобальт, незаменимых для современных высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторах – цена наших батарей потенциально намного ниже».

Исследователи повысили реактивную способность железа в катоде, разработав химическую среду на основе фтора и фосфатов. Эта смесь, добавленная в твердую среду, обеспечила двустороннюю конверсию – то есть перезарядку батареи – железного порошка, фторида лития и фосфата лития в соли железа.

«Мы показали, что разработка материалов с анионами может преодолевать порог плотности энергии для более устойчивых и дешевых батарей, - сказал Цзи. – Мы не используем более дорогие соли в сочетании с железом, только те, которые применяются в индустрии батарей, и еще железный порошок. Для установки нового катода не надо менять ничего другого – никаких новых анодов, никаких новых производственных линий, никакой новой архитектуры батарей. Мы меняем только одно – катод».

Инженеры из США https://hightech.plus/2024/01/19/novii-organicheskii-katod-n... литий-ионную батарею с катодом из органики вместо кобальта или никеля — она может снять зависимость индустрии электротранспорта от редких металлов. Новый тип катода дешевле, проводит электричество не хуже, а заряжает батарею быстрее кобальтового.