Исследователи из расположенного в городе Монреаль (провинция Квебек, Канада) Университета Макгилла представили масштабируемую литий-ионную батарею, не содержащую кобальт. Основным препятствием на пути к созданию более чистых и доступных по цене аккумуляторов было использование дорогих металлов, таких как кобальт и никель. Эти элементы лежат в основе катодов большинства литий-ионных аккумуляторов, но их использование сопряжено с экологическими и финансовыми издержками.
Теперь исследователи из Университета Макгилла совместно с учеными из США и Южной Кореи разработали новый метод производства эффективных катодных материалов, который может полностью устранить потребность в кобальте и никеле.
Как сообщается, катодные материалы, которые когда-то были нестабильными, теперь изготавливаются благодаря двухэтапной технологии синтеза из расплавленной соли. По сообщению исследователей, их решение предлагает масштабируемый и энергоэффективный способ производства катодов из "неупорядоченной каменной соли" (DRX), альтернативу, которая уже давно является многообещающей, но которую было сложно внедрить в промышленную эксплуатацию.
Ученые указывают, что в основе успеха их команды лежит двухэтапный метод расплавления соли. Контролируя среду, в которой образуются частицы DRX, исследователи добились создания условий, при которых удалось получить однородные высококристаллические частицы размером менее 200 нанометров. “Наш метод позволяет производить катоды DRX массового производства с неизменным качеством, что необходимо для их использования в электромобилях и системах хранения возобновляемой энергии”, - сказал Джинхюк Ли, автор исследования и доцент кафедры горного дела и материаловедения Университета Макгилла. Такой подход устраняет необходимость в шлифовании или последующей обработке, которые ранее делали производство DRX неэффективным. “Мы разработали первый метод прямого синтеза высококристаллических, равномерно диспергированных частиц DRX без необходимости измельчения после синтеза”, - добавил Ли. “Этот морфологический контроль повышает как производительность батареи, так и стабильность крупномасштабного производства катодов DRX”.
В ходе испытаний аккумуляторы, изготовленные с использованием новых материалов DRX, сохранили 85 процентов своей емкости после 100 циклов зарядки-разрядки, что более чем в два раза превышает срок службы предыдущих элементов, изготовленных традиционными методами. При этом обеспечивается однородность частиц и кристаллическая структура материала, что повышает производительность. Как особо отмечают исследователи, катоды DRX устраняют необходимость в никеле и кобальте, что делает их более экологичными и финансово привлекательными. Ученые подчеркивают, что оба металла связаны со сложными методами добычи и нестабильными глобальными цепочками их поставок, в результате инновация Университета Макгилла обещает сыграть центральную роль в снижении зависимости отрасли от них.
Согласно опубликованным сведениям, указанный проект был осуществлен в сотрудничестве с Национальной ускорительной лабораторией SLAC Стэнфордского университета и Корейским передовым институтом науки и технологий (KAIST), а также при поддержке Wildcat Discovery Technologies, американской компании по производству аккумуляторов, которая в настоящее время изучает возможность масштабирования нового метода производства DRX.
Результаты указанного исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
