A vaskatód olcsóbbá, biztonságosabbá és fenntarthatóbbá teszi a lítiumakkumulátort

A vasalapú katódok nagyobb energiasűrűséget biztosíthatnak, mint az elektromos járművekben használt legkorszerűbb katódanyagok – állítják a Journalban az Oregoni Állami Egyetem tudósai, akik a drágább és ritkább fémeket, például a kobaltot és a nikkelt váltanák ki, ráadásul úgy, hogy a koncepciójuk szerint az új akkumulátorok olcsóbbak, biztonságosabbak és fenntarthatóbbak is lennének.

„Az elektródánk nagyobb energiasűrűséget tud nyújtani, mint az elektromos járművekben használt legkorszerűbb katódanyagok. És mivel vasat használunk, amelynek ára kevesebb mint egy dollár lehet kilogrammonként – és ez csak töredéke a nikkelnek vagy a kobaltnak, amelyek ma nélkülözhetetlenek a nagyenergiájú lítiumion-akkumulátorokban –, az akkumulátoraink költsége potenciálisan sokkal alacsonyabb – jelentette ki a kutatás egyik résztvevője. Xiulei David Ji megjegyezte: míg a katód jelenleg a lítiumion-akkumulátorcellák gyártási költségének 50 százalékát tölti meg, a vasalapú katódok nagyobb biztonságot és fenntarthatóságot tennének lehetővé.

A tudós kiemelte azt is, hogy a nikkel és a kobalt néhány évtizeden belül várható hiánya le fogja állítani az akkumulátorgyártás ma ismert gyakorlatát, miközben rendelkezésünkre áll a vas, ami a negyedik leggyakrabban előforduló elem a földkéregben. Ezek az elemek egyébként is elérték a maximális energiasűrűségüket, és ha tovább terheljük őket, az akkumulátorok a töltés során felszabaduló oxigén miatt meggyulladhatnak. A kobalt ráadásul mérgező: szennyezheti például az ökoszisztémát és a vízkészletet, ha hulladéklerakókból kioldódik.

Az új vasalapú akkumulátorokat úgy készítették el, hogy egy speciálisan kialakított kémiai környezet segítségével fokozták a fém reaktivitását. A kutatók fluor- és foszfát-anionok keverékét dolgozták ki, ami lehetővé teszi a vaspor, a lítium-fluorid és a lítium-foszfát reverzibilis átalakítását vas-sókká. Így tudták felhasználni a vasat a katódban anélkül, hogy a meglévő anód, a gyártósorok vagy az akkumulátorkonstrukciók megváltoztatására lett volna szükség.

„Ahhoz, hogy ezt az új katódot alkalmazásokba helyezzük, semmi mást nem kell megváltoztatni – nem kellenek új anódok, új gyártósorok, az akkumulátor új kialakítása. Csak egy dolgot cserélünk le, a katódot” – szögezte le Ji.

Gábor János, NEW technology