Акумулятори стануть ефективнішими та дешевшими завдяки простому елементу: що змінили

Дослідники зі США замінили дефіцитні кобальт і нікель у батареях на просте і доступне залізо.

Нещодавно вчені з Університету штату Орегон (США) розробили новий тип катодного матеріалу з використанням заліза для виготовлення літій-іонних акумуляторів. Він замінить дорожчі та дефіцитніші метали, як-от кобальт і нікель, пише Interesting Еngineering.

Новинка може не тільки здешевити батареї, а й зробити їх безпечнішими. Також матеріал здатний підвищити щільність енергії. Застосування нового матеріалу жодним чином не впливає на роботу батарей — під час розряджання іони літію переміщаються через електроліт від анода до катода на основі заліза і змінюють напрямок під час перезаряджання.

Нові батареї на основі заліза були створені шляхом підвищення реакційної здатності металу за допомогою спеціально розробленого хімічного середовища. Дослідники створили суміш аніонів фтору і фосфату, що дає змогу оборотно перетворювати порошок заліза, фторид літію і фосфат літію в солі заліза. Ця субстанція дала змогу використовувати залізо в катоді, не вимагаючи внесення змін до наявного анода, виробничих ліній або конструкції батареї.

"Ми підтвердили на практиці, що матеріали, створені на основі аніонів, можуть подолати стелю щільності енергії для створення екологічніших і дешевших батарей", — пояснив співавтор дослідження Сюлей Цзі. — "Ми використовуємо тільки ті солі, які застосовує акумуляторна промисловість".

Іншими словами, новий катод можна інтегрувати в усі сучасні типи літій-іонних акумуляторів, оскільки не потрібні ні нові аноди, ні інші виробничі лінії, ні змінені конструкції батарей.

Хоча катод становить 50% вартості виробництва літій-іонних елементів, катоди на основі заліза забезпечать більшу безпеку та стійкість. Ба більше, є ризик, що протягом кількох десятиліть очікуваний дефіцит нікелю та кобальту призупинить виробництво акумуляторів. Тому цю проблему потрібно вирішувати вже зараз. Альтернативний матеріал на основі заліза, ймовірно, стане рішенням, бо залізо є найпоширенішим елементом на Землі і про його дефіцит можна не турбуватися.