نيواتلاسالكاثود الجديد يضع علامة في المربعات من أجل مستقبل بطارية خالية من الكوبالت

يلعب الكوبالت دورًا مهمًا في أداء بطاريات الليثيوم اليوم ، على الرغم من أن تعدين المادة يعني تعريض العمال لظروف خطرة وغالبًا ما يؤدي إلى تدهور المناظر الطبيعية وإمدادات المياه. في محاولة للمساعدة في الابتعاد عن هذا المعدن النادر والمكلف ، طور العلماء في مختبر أوك ريدج الوطني بنية بطارية بديلة تعتمد على النيكل ، والتي يقولون إنها تحدد عددًا قليلاً من الصناديق المهمة.

إلى جانب النيكل والألمنيوم ، يُستخدم الكوبالت لبناء مكون الكاثود لبطاريات الليثيوم اليوم ، ولكن نظرًا لندرته ، فإنه يشكل حوالي نصف تكاليف المواد للجهاز بأكمله. هذا ، جنبًا إلى جنب مع المخاوف البيئية والإنسانية الموضحة أعلاه ، يعني أن هناك جهدًا كبيرًا في تطوير البنى البديلة ، وهناك بعض الاحتمالات الواعدة في الأفق.

IBM تعمل على بطارية ليثيوم تتخلص من الكوبالت والمعادن الثقيلة الأخرى ، وتستخدم مكونات من مياه البحر بدلاً من ذلك ، بينما بدأت Tesla بيع موديل 3 الخالي من الكوبالت في الصين. لقد رأينا أيضًا العلماء يتطلعون إلى فوسفات الحديد الليثيوم كبديل ، و أضف المنغنيز بدلاً من الكوبالت لزيادة كثافة الطاقة في نفس الوقت.

يعمل الفريق في مختبر أوك ريدج الوطني على فئة جديدة من الكاثودات يطلق عليها NFA ، والتي تعني كاثودات النيكل والحديد والألمنيوم. هذا مشتق من نيكل الليثيوم ، والذي كان العلماء يبحثون عنه كمواد الكاثود لبعض الوقت ، لكنهم لم يتمكنوا من الهبوط على الوصفة الصحيحة.

يقول إلياس بلحوق قائد البحث: “لطالما تم البحث عن نيكل الليثيوم باعتباره المادة المفضلة لصنع الكاثودات ، لكنه يعاني من عدم استقرار هيكلي وكهروكيميائي جوهري”. “في بحثنا ، استبدلنا بعض النيكل بالحديد والألمنيوم لتعزيز استقرار الكاثود. يعتبر الحديد والألمنيوم من المواد الفعالة من حيث التكلفة والمستدامة وصديقة للبيئة “.

أظهر اختبار الفريق للكاثود الجديد قدرة عالية وقدرة على الاحتفاظ بـ 88 بالمائة من تلك السعة بعد 100 دورة. قام الباحثون أيضًا ببناء بطارية خلية الحقيبة استنادًا إلى كاثود NFA ووجدوا أنه بينما كان هناك حل وسط بشأن الاستقرار ، لا يزال يحتفظ بنسبة 72 بالمائة من سعته بعد 200 دورة.

بينما يصف الباحثون هذه النتائج بأنها أولية فقط ، إلا أنهم يعتقدون أن التصميم يبشر بالخير بالنسبة لبطارية مستقبلية خالية من الكوبالت ، حيث يعمل الكاثود بشكل مشابه لتلك الموجودة في البطاريات التقليدية ، دون الحاجة إلى استخدام مواد باهظة الثمن ونادرة. وأشاروا أيضًا إلى أنه يمكن دمج تقنية التصنيع في عمليات تصنيع الكاثود العالمية ، وسوف يتحققون الآن من أداء الكاثود في خلايا ذات تنسيق أكبر وإمكانية استخدامها في المركبات الكهربائية.

يقول بلحوق: “أظهرت تحقيقاتنا في سلوك الشحن والتفريغ لـ NFA أن هذه الكاثودات تخضع لتفاعلات كهروكيميائية مماثلة للكاثودات القائمة على الكوبالت وتوفر قدرات محددة عالية بما يكفي لتلبية متطلبات كثافة طاقة البطارية”.

مصدر:كاثود جديد يضع علامة على المربعات لمستقبل بطارية خالية من الكوبالت | (zephyrnet.com)