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, пишет New Atlas. 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 емкость 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.