Forskare från Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST) skapade ett nytt katodmaterial baserat på titanfluoridfosfat, som uppnådde överlägsen energiprestanda och stabil drift vid höga urladdningsströmmar. Resultaten av deras studie publicerades i Naturkommunikation .

I dag, den snabba utvecklingen av elektriska transporter och förnybara energikällor kräver kommersiellt tillgängliga, säkra och billiga energilagringslösningar baserade på metalljonbatterier. Det höga priset på befintlig litiumjonteknik är ett stort hinder, vilket förvärras ytterligare av spekulationer om att världen snart kan få slut på litium och kobolt som är avgörande för produktionen av katoden, som bestämmer dess funktionella egenskaper och energiprestanda.

Sökandet efter en alternativ teknik innebär enorma ansträngningar för att skapa batterier med mer tillgängliga och billigare element som kalium istället för litium. När det gäller kobolt, det kan ersättas av de vanligare och mer miljövänliga elementen järn, mangan och titan.

Det tionde vanligaste grundämnet i jordskorpan, titan bryts över hela världen, och de viktigaste titanhaltiga reagensen är lätt tillgängliga, stabil och giftfri. Men trots dessa uppenbara fördelar, den låga elektrokemiska potentialen som begränsar batteriets uppnåbara specifika energi har länge varit en stor stötesten för att använda titanföreningar i katodmaterial.

Skoltech-forskare lyckades skapa ett kommersiellt attraktivt avancerat katodmaterial baserat på titanfluoridfosfat, KTiPO ₄ F, uppvisar en hög elektrokemisk potential och oöverträffad stabilitet vid höga laddnings-/urladdningshastigheter.

Professor Stanislav Fedotov, säger, "Detta är ett exceptionellt resultat som bokstavligen förstör det dominerande paradigmet som länge finns i "batterigemenskapen" som säger att titanbaserade material endast kan fungera som anoder, på grund av titans låga potential. Vi tror att upptäckten av högspännings KTiPO ₄ F kan ge ny fart åt sökandet och utvecklingen av nya titanhaltiga katodmaterial med unika elektrokemiska egenskaper."

Professor Artem Abakumov, direktör för CEST, säger, "Ur perspektivet av oorganisk kemi och fast tillståndskemi, detta är ett utmärkt exempel som återigen visar att snarare än att blint följa de allmänt accepterade dogmerna, vi borde titta på saker med vidöppna ögon. Om du väljer rätt kemisk sammansättning, kristallstruktur och syntesmetod, det omöjliga blir möjligt och du kan hitta nya material med oväntade egenskaper och nya möjligheter till praktiska tillämpningar. Detta har på ett briljant sätt demonstrerats av professor Fedotov och hans team."