El nuevo cátodo cumple los requisitos para un futuro con baterías sin cobalto

El cobalto juega un papel importante en el rendimiento de las baterías de litio actuales, aunque extraer el material significa exponer a los trabajadores a condiciones peligrosas y, a menudo, degrada los paisajes naturales y los suministros de agua. En un esfuerzo por ayudar a alejarse de este metal raro y costoso, los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge han desarrollado una arquitectura de batería alternativa a base de níquel, que, según dicen, cumple algunos requisitos importantes.

Junto con el níquel y el aluminio, el cobalto se utiliza para fabricar el componente catódico de las baterías de litio actuales pero, debido a su escasez, representa alrededor de la mitad de los costos de material de todo el dispositivo. Esto, combinado con las preocupaciones ambientales y humanitarias descritas anteriormente, significa que hay un esfuerzo considerable en el desarrollo de arquitecturas alternativas, y hay algunas posibilidades prometedoras en el horizonte.

IBM está trabajando en una batería de litio que elimina el cobalto y otros metales pesados, y en su lugar utiliza ingredientes del agua de mar, mientras que Tesla ha comenzado a vender Model 3 sin cobalto en China. También hemos visto a científicos buscar fosfato de hierro y litio como alternativa, y agregue manganeso en lugar de cobalto para aumentar la densidad de energía al mismo tiempo.

El equipo del Laboratorio Nacional de Oak Ridge ha estado trabajando en una nueva clase de cátodos que llama NFA, que significa cátodos a base de níquel, hierro y aluminio. Este es un derivado del niquelato de litio, que los científicos han estado investigando como material de cátodo durante algún tiempo, pero no han podido aterrizar en la receta correcta.

“El niquelato de litio se ha investigado durante mucho tiempo como el material de elección para la fabricación de cátodos, pero sufre de inestabilidades estructurales y electroquímicas intrínsecas”, dice el líder de la investigación, Ilias Belharouak. “En nuestra investigación, reemplazamos parte del níquel con hierro y aluminio para mejorar la estabilidad del cátodo. El hierro y el aluminio son materiales rentables, sostenibles y ecológicos ”.

Las pruebas del equipo de su nuevo cátodo demostraron una alta capacidad y la habilidad de retener el 88 por ciento de esa capacidad después de 100 ciclos. Los investigadores también construyeron una batería de celda de bolsa basada en su cátodo NFA y encontraron que, aunque había un compromiso en la estabilidad, aún conservaba el 72 por ciento de su capacidad después de 200 ciclos.

Si bien los investigadores describen estos resultados como solo preliminares, creen que el diseño es un buen augurio para una batería futura sin cobalto, con el cátodo funcionando de manera similar a los de las baterías tradicionales, sin involucrar materiales raros y costosos. También señalan que la técnica de fabricación se puede integrar en los procesos globales de fabricación de cátodos, y ahora investigarán el rendimiento del cátodo en celdas de formato más grande y el potencial de uso en vehículos eléctricos.

“Nuestras investigaciones sobre el comportamiento de carga y descarga de NFA mostraron que estos cátodos experimentan reacciones electroquímicas similares a las de los cátodos de cobalto y ofrecen capacidades específicas lo suficientemente altas como para satisfacer las demandas de densidad de energía de la batería”, dice Belharouak.

Fuente:El nuevo cátodo cumple los requisitos para un futuro con baterías sin cobalto | (zephyrnet.com)