Идеальную комбинацию материалов для аккумуляторных катодов создали в MIT

Учёные из Массачусетского технологического института считают, что будущее аккумуляторов связано с использованием марганца. Этот элемент значительно дешевле кобальта — ключевого компонента современных аккумуляторов — и может сделать их более ёмкими.

Чтобы подтвердить свои предположения, исследователи разработали катодный материал с высоким содержанием марганца, который в 30 раз дешевле кобальта. Однако, преимущество не только в цене. Такие катоды способны обеспечить более высокую плотность энергии и другие важные характеристики.

Исследования проводились с использованием материалов типа disordered rock salt (DRX) — это не обычная поваренная соль, а, как правило, оксиды, например, оксид лития. Ранее было доказано, что DRX-материалы обладают высоким потенциалом для создания анодов и катодов. Однако, их главным недостатком была низкая циклическая стабильность — такие материалы быстро выходили из строя при многократных циклах зарядки и разрядки.

Учёные из MIT разработали новый катодный материал, который сочетает в себе свойства DRX и полианионных соединений. Это позволило повысить плотность энергии и улучшить стабильность циклирования. В процессе исследования они решили проблему высокой подвижности кислорода при высоких напряжениях зарядки, добавив фосфор, который стабилизирует кислород в структуре катода.

В результате, новый материал может обеспечить до 350 мА·ч/г, тогда как традиционные катоды имеют плотность не более 200 мА·ч/г. Введение полианионов улучшает стабильность при многократных циклах, а использование марганца снижает стоимость производства. Однако, до коммерческого применения таких электродов потребуется ещё значительная исследовательская работа.