Il passaggio ai veicoli elettrici richiede un'ampia gamma di miglioramenti in termini di energia e densità di potenza, così come batterie al litio più affidabili ed economiche. I catodi di nuova generazione cercano di fornire presto tali progressi. Realizzando questi nuovi composti, però, richiederà un ampio coordinamento tra diverse discipline scientifiche.

I ricercatori hanno fornito una road map per il campo per migliorare la tecnologia e le tecniche orientate all'identificazione di nuovi catodi per i veicoli elettrici. In Materiali APL , scienziati del Regno Unito presentano le persistenti sfide fondamentali del settore.

"Questa road map non solo indica la direzione della ricerca sui materiali catodici, ma definisce i parametri di riferimento per varie chimiche catodiche, ciascuno con il suo valore di mercato unico, " ha detto l'autore Alisyn Nedoma. "I metodi sintetici all'avanguardia che dettagliamo stanno plasmando l'emergente industria britannica per la produzione di catodi".

La road map delinea i progressi degli ultimi anni, compresi rivestimenti protettivi e additivi che prolungano la durata della batteria e migliorano il trasporto ionico, approcci alla costruzione di catodi ottimizzati per l'archiviazione ad alta densità, e consegna di modelli di elettrodi resistenti alla frattura.

Le implicazioni economiche positive, disse Nedoma, stanno già diventando evidenti.

"Gli scienziati britannici stanno correndo per trasformare il settore automobilistico da veicoli alimentati a combustibili fossili a veicoli alimentati in modo sostenibile entro il 2030, in linea con gli obiettivi zero del governo del Regno Unito, " ha detto Nedoma. "Il passaggio alla produzione di batterie per veicoli elettrici farà risparmiare circa 90, 000 posti di lavoro nella produzione di automobili solo nel Regno Unito."

Il progetto FutureCat, progettato per scoprire, sviluppare, e dispiegare la prossima generazione di materiali catodici, è finalizzato alla ricerca di chimiche catodiche esistenti ed emergenti. Ad oggi, la Faraday Institution ha investito 330 milioni di sterline nella ricerca nel settore delle batterie.

Crescita, però, pone le proprie sfide.

"Con l'aumento dell'assorbimento della batteria, i materiali utilizzati nei catodi devono essere considerati più giuridicamente, " ha detto l'autore Sam Booth. "Per esempio, la scarsa abbondanza di cobalto a livello globale, insieme all'aumento della domanda, sta mettendo sotto pressione le risorse naturali".

I catodi ad alto contenuto di nichel ora in fase di sviluppo sono un'opzione per superare questo problema di fornitura, così come i catodi a base di manganese e ferro.

"La nostra valutazione tecnoeconomica del panorama catodico informerà le strategie del governo per investire nelle catene di approvvigionamento, infrastruttura, e la continua ricerca sulle batterie, " ha detto Nedoma. "Per il consumatore di tutti i giorni, questa road map delinea le aspettative che possono avere per tutta la vita, potenza, e la sicurezza della prossima generazione di veicoli elettrici."