Övergången till elfordon kräver ett brett utbud av förbättringar i energi- och effekttäthet, samt mer pålitliga och kostnadseffektiva litiumbatterier. Nästa generations katoder ser ut att ge sådana framsteg snart. Att förverkliga dessa nya föreningar, dock, kommer att kräva omfattande samordning mellan flera vetenskapliga discipliner.

Forskare tillhandahöll en färdplan för området för att förbättra teknik och tekniker inriktade på att identifiera nya katoder för elfordon. I APL-material , forskare från Storbritannien presenterar fältets ihållande grundläggande utmaningar.

"Denna vägkarta anger inte bara riktningen för forskning i katodmaterial, men det definierar riktmärkena för olika katodkemier, var och en med sitt unika marknadsvärde, " sa författaren Alisyn Nedoma. "De toppmoderna syntetiska metoderna vi beskriver formar den framväxande brittiska industrin för katodtillverkning."

Färdkartan beskriver de senaste årens framsteg, inklusive skyddande beläggningar och tillsatser som förlänger batteriets livslängd och förbättrar jontransport, metoder för att bygga katoder optimerade för högdensitetslagring, och leverans av elektrodkonstruktioner som är resistenta mot brott.

De positiva ekonomiska konsekvenserna, sa Nedoma, blir redan uppenbara.

"Brittiska forskare tävlar om att förvandla fordonssektorn från fossilbränsledrivna fordon till hållbart drivna fordon till 2030, i linje med den brittiska regeringens netto-nollmål, ", sa Nedoma. "Övergången till batteritillverkning för elfordon kommer att spara ungefär 90, 000 biltillverkningsjobb bara i Storbritannien."

FutureCat-projektet, designad för att upptäcka, utveckla, och distribuera nästa generation av katodmaterial, är inriktat på att undersöka befintliga och framväxande katodkemi. Hittills, Faraday Institution har investerat 330 miljoner pund i forskning över batterisfären.

Tillväxt, dock, ställer sina egna utmaningar.

"Med det ökade batteriupptaget, de material som används i katoder måste övervägas mer rättsligt, " sa författaren Sam Booth. "Till exempel, den låga mängden kobolt globalt, i kombination med ökad efterfrågan, sätter press på naturresurser."

Högnickelkatoder som nu är under utveckling är ett alternativ för att övervinna detta utbudsproblem, liksom katoder baserade på mangan och järn.

"Vår teknoekonomiska utvärdering av katodlandskapet kommer att informera regeringens strategier för att investera i försörjningskedjor, infrastruktur, och fortsatt batteriforskning, " sa Nedoma. "För den dagliga konsumenten, den här färdkartan beskriver de förväntningar de kan ha för livet, kraft, och säkerheten för nästa generation av elfordon."