El paso a los vehículos eléctricos requiere una amplia gama de mejoras en la energía y la densidad de potencia, así como baterías de litio más fiables y rentables. Los cátodos de próxima generación buscan proporcionar tales avances pronto. Al darse cuenta de estos nuevos compuestos, sin embargo, requerirá una amplia coordinación entre varias disciplinas científicas.

Los investigadores proporcionaron una hoja de ruta para que el campo mejore la tecnología y las técnicas orientadas a identificar nuevos cátodos para vehículos eléctricos. En Materiales APL , Los científicos del Reino Unido presentan los persistentes desafíos fundamentales del campo.

"Esta hoja de ruta no solo establece la dirección de la investigación en materiales catódicos, pero define los puntos de referencia para varias químicas de cátodos, cada uno con su valor de mercado único, ", dijo la autora Alisyn Nedoma." Los métodos sintéticos de última generación que detallamos están dando forma a la industria emergente del Reino Unido para la fabricación de cátodos ".

La hoja de ruta describe los avances en los últimos años, incluidos revestimientos protectores y aditivos que prolongan la vida útil de la batería y mejoran el transporte de iones, enfoques para la construcción de cátodos optimizados para almacenamiento de alta densidad, y entrega de diseños de electrodos resistentes a la fractura.

Las implicaciones económicas positivas, dijo Nedoma, ya se están haciendo evidentes.

"Los científicos británicos se apresuran a transformar el sector de la automoción de vehículos propulsados ​​por combustibles fósiles a vehículos propulsados ​​de forma sostenible para 2030, en línea con los objetivos netos cero del gobierno del Reino Unido, ", dijo Nedoma." El cambio a la fabricación de baterías para vehículos eléctricos ahorrará aproximadamente 90, 000 puestos de trabajo en la fabricación de automóviles solo en el Reino Unido ".

El proyecto FutureCat, diseñado para descubrir, desarrollar, e implementar la próxima generación de materiales de cátodos, tiene como objetivo investigar las químicas de cátodos existentes y emergentes. Hasta la fecha, la Institución Faraday ha invertido 330 millones de libras esterlinas en investigación en el ámbito de las baterías.

Crecimiento, sin embargo, plantea sus propios desafíos.

"Con el aumento de consumo de batería, los materiales utilizados en los cátodos deben considerarse más judicialmente, ", dijo el autor Sam Booth." Por ejemplo, la baja abundancia de cobalto a nivel mundial, junto con una mayor demanda, está ejerciendo presión sobre los recursos naturales ".

Los cátodos con alto contenido de níquel ahora en desarrollo son una opción para superar este problema de suministro, al igual que los cátodos a base de manganeso y hierro.

"Nuestra evaluación tecnoeconómica del panorama de los cátodos informará las estrategias gubernamentales para invertir en cadenas de suministro, infraestructura, y la investigación continua de la batería, ", Dijo Nedoma." Para el consumidor diario, esta hoja de ruta establece las expectativas que pueden tener durante toda la vida, poder, y seguridad de la próxima generación de vehículos eléctricos ".