Сьогодні вартість катода – це половина вартості літій-іонного елемента живлення. Крім того, існує проблема безпеки та стійкості. Новий тип катода на основі заліза замінить дорожчі та рідкісні метали – кобальт і нікель – і відкриє шлях до виробництва безпечніших і дешевших батарей з підвищеною щільністю енергії, порівняно з традиційною літій-іонною хімією, порівняно з традиційною літій-іонною хімією.
Попит на нікель і кобальт зростає разом із поширенням електромобілів, і за кілька десятків років передбачений дефіцит цих металів не дасть змоги продовжувати виробництво літій-іонних акумуляторів у їхньому нинішньому вигляді, пише Science Daily. До того ж, щільність енергії цих елементів уже наблизилася до стелі – ще трохи, і батареї почнуть запалюватися під час зарядки через викиди кисню. Плюс видобуток кобальту забруднює навколишнє середовище і воду.
Усе це разом пояснює, чому вчені низки країн зайняті пошуками іншої хімії для батарей. Міжнародна команда вчених вирішила замінити катод літій-іонної батареї на залізний. Це четвертий за поширеністю в земній корі елемент, і його точно вистачить надовго.
Дослідники підвищили реактивну здатність заліза в катоді, розробивши хімічне середовище на основі фтору та фосфатів. Ця суміш, додана в тверде середовище, забезпечила двосторонню конверсію залізного порошку, фториду літію і фосфату літію в солі заліза – тобто перезарядку батареї.
“Ми показали, що розробка матеріалів з аніонами може долати поріг щільності енергії для більш стійких і дешевих батарей, – сказав Цзі. “Ми не використовуємо більш дорогі солі в поєднанні з залізом, тільки ті, які застосовуються в індустрії батарей, і ще залізний порошок”, – сказав Цзі. Для встановлення нового катода не треба змінювати нічого іншого – жодних нових анодів, жодних нових виробничих ліній, жодної нової архітектури батарей. Ми змінюємо тільки одне – катод”.