Znanstvenici s Državnog sveučilišta u Oregonu su nedavno razvili novu vrstu katodnog materijala od željeza za izradu litij-ionskih baterija za električne automobile. To bi zamijenilo skuplje i rijetke metale poput kobalta i nikla i otvorilo put za jeftinije, sigurnije i održivije baterije s većom gustoćom energije.
– Transformirali smo reaktivnost željeza, najjeftinije metalne robe – izjavio je Xiulei Ji sa Sveučilišta Oregon State.
– Naša elektroda može ponuditi veću gustoću energije od najsuvremenijih katodnih materijala u električnim vozilima. S obzirom na to da koristimo željezo, čija cijena može biti manja od jednog dolara po kilogramu te male frakcije nikla i kobalta, koji su nezamjenjivi u trenutnim visokoenergetskim litij-ionskim baterijama, cijena naših baterija potencijalno je mnogo niža.
Ji je dodatno primijetio da dok katoda trenutačno predstavlja 50 posto troškova izrade litij-ionskih baterijskih ćelija, katode na bazi željeza bi omogućile veću sigurnost i održivost. Također je naglasio da će u roku od nekoliko desetljeća, očekivana nestašica nikla i kobalta zaustaviti proizvodnju trenutnih baterija. Ovi elementi su dosegli maksimalnu gustoću energije i sve što bi išlo dalje moglo bi uzrokovati paljenje baterija zbog oslobađanja kisika tijekom punjenja. Kobalt je otrovan i može zagaditi ekosustave i izvore vode ako iscuri iz odlagališta.
Ova promjena ne mijenja osnovni rad baterija, na primjer, tijekom pražnjenja, litijevi ioni kreću se kroz elektrolit od anode do katode na bazi željeza i obrću tijekom ponovnog punjenja. Katoda na bazi željeza obećava veću gustoću energije, veću sigurnost (stabilnija je) i nižu cijenu.
Nove baterije na bazi željeza izrađene su povećanjem reaktivnosti metala putem posebno dizajniranog kemijskog okruženja. Istraživači su osmislili mješavinu fluorovih i fosfatnih aniona, omogućujući reverzibilnu pretvorbu željeznog praha, litijeva fluorida i litijeva fosfata u željezne soli. Ovaj dizajn omogućuje korištenje željeza u katodi bez potrebe za promjenama postojeće anode, proizvodnih linija ili dizajna baterija.
