Стабильный катод без кобальта разработан для литий-ионной батареи

Кобальт играет важную роль в производительности современных литиевых батарей, хотя добыча этого элемента сопряжена с опасностью для здоровья и зачастую губительно сказывается на окружающей среде. Специалисты из Министерства энергетики США разработали альтернативную архитектуру катода на основе никеля, которая сохраняет высокую стабильность после 200 циклов.

Наряду с никелем и алюминием кобальт используется для производства катодов в современных литиевых батареях, но этот материал настолько редкий, что увеличивает себестоимость аккумулятора примерно вполовину. Эти соображения, а также защита природы и прав человека в странах, добывающих кобальт, толкают ученых к разработке альтернативных видов батарей.

Команда специалистов из Ок-Риджской национальной лаборатории создала новый класс никель-железо-алюминиевых катодов. Для их разработки они использовали производные никелата лития, которые ученые считают подходящей заменой кобальтовым катодам, но до сих пор не подобрали правильного рецепта, поскольку этот материал обладает структурной и электрохимической нестабильностью.

«В своем исследовании мы заменили часть никеля на железо и алюминий, чтобы повысить стабильность катода, — пояснил Ильяс Беларуак, руководитель научной группы. Железо и алюминий дешевые, доступные и экологичные материалы». Испытания нового катода показали его высокую емкость и способность сохранять 88% емкости после 100 циклов. Также ученые изготовили батарею с катодом NFA и обнаружили, что несмотря  на некоторое снижение, стабильность ее емкости все еще остается на уровне 72% после 200 циклов.

Хотя исследователи называют эти результаты предварительными, они убеждены, что предложенная ими конструкция хорошо подходит для создания батарей без дорогого и редкого сырья. Кроме того, ее можно легко интегрировать в существующие процессы серийного производства катодов.

О прорыве в создании бескобальтовых батарей сообщили летом ученые США. Они создали катоды нового класса, которые на 89% состоят из никеля, а остальное — это алюминий и марганец.