Кобальт играет важную роль в работе современных литиевых батарей, хотя добыча этого материала означает, что рабочие подвергаются опасным условиям и часто ухудшают природные ландшафты. Стремясь помочь отказаться от этого редкого и дорогого металла, ученые из Окриджской национальной лаборатории разработали альтернативную архитектуру батареи на основе никеля, которая, по их словам, отвечает нескольким важным критериям.
Наряду с никелем и алюминием кобальт используется для создания катодного компонента современных литиевых батарей, но из-за его редкости он составляет примерно половину стоимости материала всего устройства. Это, в сочетании с экологическими и гуманитарными соображениями, изложенными выше, означает, что прилагаются значительные усилия для разработки альтернативных архитектур, и на горизонте появляются некоторые многообещающие возможности.
IBM работает над литиевой батареей, в которой не используются кобальт и другие тяжелые металлы, и вместо этого используются ингредиенты из морской воды, в то время как Tesla начала продавать в Китае Model 3 без кобальта. Мы также видели, как ученые смотрели на фосфат лития и железа в качестве альтернативы и одновременно добавляли марганец вместо кобальта для повышения плотности энергии.
Команда из Окриджской национальной лаборатории работает над новым классом катодов, который она называет NFA, что означает катоды на основе никеля, железа и алюминия. Это производное никелата лития, которое ученые исследовали в качестве катодного материала в течение некоторого времени, но им так и не удалось найти правильный рецепт.
«Никелат лития уже давно рассматривается как предпочтительный материал для изготовления катодов, но он страдает электрохимической нестабильностью», - говорит руководитель исследования Илиас Белхаруак. «В наших исследованиях мы заменили часть никеля на железо и алюминий, чтобы повысить стабильность катода. Железо и алюминий - экономичные, экологичные и экологически чистые материалы».
Испытания группы нового катода продемонстрировали высокую емкость и способность сохранять 88 % этой емкости после 100 циклов. Исследователи 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.
