De overstap naar elektrische voertuigen vraagt ​​om een ​​breed scala aan verbeteringen op het gebied van energie en vermogensdichtheid, evenals betrouwbaardere en kosteneffectievere lithiumbatterijen. Kathodes van de volgende generatie lijken dergelijke vooruitgang binnenkort te bieden. Het realiseren van deze nieuwe verbindingen, echter, uitgebreide coördinatie tussen verschillende wetenschappelijke disciplines vereist.

Onderzoekers leverden een routekaart voor het veld om de technologie en technieken te verbeteren die zijn gericht op het identificeren van nieuwe kathodes voor elektrische voertuigen. In APL-materialen , wetenschappers uit het Verenigd Koninkrijk presenteren de hardnekkige fundamentele uitdagingen van het veld.

"Deze routekaart geeft niet alleen de richting aan van het onderzoek naar kathodematerialen, maar het definieert de benchmarks voor verschillende kathodechemieën, elk met zijn unieke marktwaarde, "Zei auteur Alisyn Nedoma. "De ultramoderne synthetische methoden die we beschrijven, geven vorm aan de opkomende Britse industrie voor kathodeproductie."

De routekaart schetst de stappen in de afgelopen jaren, inclusief beschermende coatings en additieven die de levensduur van de batterij verlengen en het ionentransport verbeteren, benaderingen voor het bouwen van kathoden die zijn geoptimaliseerd voor opslag met hoge dichtheid, en levering van elektrodeontwerpen die bestand zijn tegen breuk.

De positieve economische gevolgen, zei Nedoma, worden al duidelijk.

"Britse wetenschappers racen om de automobielsector tegen 2030 te transformeren van voertuigen die op fossiele brandstoffen rijden naar voertuigen die op een duurzame manier worden aangedreven. in lijn met de netto-nuldoelstellingen van de Britse regering, " zei Nedoma. "De verschuiving naar batterijproductie voor elektrische voertuigen zal ongeveer 90 besparen, 000 banen in de autofabricage alleen al in het VK."

Het FutureCat-project, ontworpen om te ontdekken, ontwikkelen, en de volgende generatie kathodematerialen inzetten, is gericht op het onderzoeken van bestaande en opkomende kathodechemie. Daten, het Faraday-instituut heeft £ 330 miljoen geïnvesteerd in onderzoek op het gebied van batterijen.

Groei, echter, stelt zijn eigen uitdagingen.

"Met de toename van het batterijgebruik, de materialen die in kathoden worden gebruikt, moeten meer gerechtelijk worden overwogen, " zei auteur Sam Booth. "Bijvoorbeeld, de geringe hoeveelheid kobalt wereldwijd, in combinatie met een grotere vraag, zet natuurlijke hulpbronnen onder druk."

Kathodes met een hoog nikkelgehalte die nu in ontwikkeling zijn, zijn een optie om dit leveringsprobleem op te lossen, evenals kathoden op basis van mangaan en ijzer.

"Onze techno-economische evaluatie van het kathodelandschap zal overheidsstrategieën informeren voor investeringen in toeleveringsketens, infrastructuur, en voortgezet batterijonderzoek, " zei Nedoma. "Voor de dagelijkse consument, deze routekaart geeft de verwachtingen weer die ze kunnen hebben voor de rest van hun leven, stroom, en veiligheid van de volgende generatie elektrische voertuigen."