Logo
Cover

Добыча кобальта обходится дорого, кроме того, она очень часто ведется с нарушением экологических норм и норм безопасности труда. Десятки лет ученые искали способы обойтись без кобальта в производстве высокоэнергетических батарей, питающих электронные приборы. Однако опытные образцы не могли сравниться по производительности со стандартными кобальтовыми аккумуляторами. Ученые из США решили эту проблему.

Большинство катодов для литий-ионных батарей используют комбинацию ионов металлов, например никель-марганец-кобальт (NMC) или никель-кобальт-алюминий (NCA). Катоды составляют примерно половину стоимости материалов, а кобальт самый дорогой из них: его тонна стоит сегодня около $28 000.  

Специалисты из Техасского университета в Остине сообщили о создании катода нового класса, который на 89% состоит из никеля, а остальное — это алюминий и марганец. Большое количество никеля означает, что батарея может хранить больше энергии, пишет Science Daily. А повышенная плотность хранения энергии новой батареи, в свою очередь, позволит телефону или электромобилю дольше обходиться без подзарядки.

Обычно увеличение плотности энергии ведет к уменьшению срока службы батареи, то есть снижается количество циклов заряда/разряда. Удаление кобальта обычно замедляет работу катода, однако ученые преодолели эти проблемы. Они нашли оптимальное сочетание металлов и обеспечили равное распределение их ионов.

Ключевой элемент открытия заключается в том, что они сумели на атомном уровне обеспечить равномерное распределение ионов различных металлов по кристаллической структуре катода. Таким образом они смогли избежать потери производительности.

Следующий этап работы команды ученых — это создание промышленной технологии производства таких батарей. Никаких сюрпризов они здесь не ожидают и уверены, что задача будет достаточно быстро решена. К тому же у команды сильный спонсор — Министерство энергетики США.

Аккумуляторы без кобальта собирается использовать в своих автомобилях Tesla. В начале года пошли слухи, что компания готова использовать вместе NMC-аккумуляторов литий-железо-фосфатные. Они отличаются низкой энергоемкостью, и их используют лишь некоторые китайские компании. Однако китайская компания CATL работает над повышением их емкости и безопасности.