Аккумуляторы станут эффективнее и дешевле благодаря простому элементу: что изменили

Недавно ученые из Университета штата Орегон (США) разработали новый тип катодного материала с использованием железа для изготовления литий-ионных аккумуляторов. Он заменит более дорогие и дефицитные металлы, как кобальт и никель, пишет Interesting Еngineering.

Новинка может не только удешевить батареи, но и сделать их более безопасными. Также материал способен повысить плотность энергии. Применение нового материала никак не влияет на работу батарей — во время разрядки ионы лития перемещаются через электролит от анода к катоду на основе железа и меняют направление во время перезарядки.

Новые батареи на основе железа были созданы путем повышения реакционной способности металла с помощью специально разработанной химической среды. Исследователи создали смесь анионов фтора и фосфата, позволяющую обратимо превращать порошок железа, фторид лития и фосфат лития в соли железа. Эта субстанция позволила использовать железо в катоде, не требуя внесения изменений в существующий анод, производственные линии или конструкцию батареи.

"Мы подтвердили на практике, что материалы, созданные на основе анионов, могут преодолеть потолок плотности энергии для создания более экологичных и дешевых батарей", — объяснил соавтор исследования Сюлей Цзи. — "Мы используем только те соли, которые применяет аккумуляторная промышленность".

Иными словами, новый катод можно интегрировать во все современные в типы литий-ионных аккумуляторов, так как не нужны ни новые аноды, ни другие производственные линии, ни измененные конструкции батарей.

Хотя катод составляет 50% стоимости производства литий-ионных элементов, катоды на основе железа обеспечат большую безопасность и устойчивость. Более того, есть риск, что в течение нескольких десятилетий ожидаемый дефицит никеля и кобальта приостановит производство аккумуляторов. Поэтому эту проблему нужно решать уже сейчас. Альтернативный материал на основе железа, вероятно, станет решением, потому как железо является наиболее распространенным элементом на Земле и о его дефиците можно не беспокоиться.