Многопрофильная исследовательская группа из Технологического института Джорджии анонсировала создание нового недорогого катода, способного существенно улучшить характеристики литий-ионных аккумуляторов (ЛИА). Это открытие может привести к значительным изменениям на рынке электромобилей и в области крупномасштабных систем хранения энергии.
На сегодняшний день большинство литий-ионных аккумуляторов используют химические составы, основанные на легковоспламеняющихся органических жидкостях и редких металлах, таких как кобальт и никель. Это создает серьезные проблемы в области безопасности, экологической устойчивости и стоимости. Однако новый катод на основе хлорида железа (FeCl₃) стоит всего 1% от цены катода на основе оксида кобальта (LiCoO₂) и 2% от стоимости катода на основе фосфата железа (LiFePO₄).
При сочетании с твердым галогенидным электролитом и анодом из сплава лития и индия (Li–In), новый катод позволяет создать полностью твердотельные литий-ионные аккумуляторы без жидких компонентов. Это значительно повышает безопасность и надежность устройства. В ходе испытаний катод FeCl₃ демонстрировал два стабильных плато напряжения между 3,5 и 3,8 В по сравнению с литий-ионной парой (Li+/Li). Кроме того, он сохранял 83% своей первоначальной емкости после 1000 циклов зарядки и разрядки, с впечатляющей средней кулоновской эффективностью 99,95%.
Комбинация нейтронной дифракции и рентгеновской абсорбционной спектроскопии позволила исследователям детально изучить механизм (де)интеркаляции литий-ионов, а также окислительно-восстановительный процесс между ионами железа (Fe²⁺/Fe³⁺). Это открытие открывает новые горизонты для разработки устойчивых технологий аккумуляторов, обеспечивающих оптимальный баланс между производительностью, стоимостью и безопасностью.
Работа группы из Технологического института Джорджии подчеркивает важность инноваций в области энергетических технологий и их влияние на будущее электромобилей и устойчивых энергетических систем.
