Eine Kathode ist ein wesentliches Bauteil in verschiedenen elektrochemischen Zellen und Batterien. Sie hat die Funktion, Elektronen aufzunehmen und Redoxreaktionen zu ermöglichen. In der Regel ist die Kathode die Elektrode, an der die Reduktion stattfindet.

Die Wahl des Kathodenmaterials ist entscheidend für die Leistung und Haltbarkeit der Batterie. Zu den gängigen Kathodenmaterialien gehören Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2), Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC111) und Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4). LiCoO2-Kathoden bieten hohe Energiedichten, während NMC111-Kathoden durch ihre ausgewogene Kombination von Energiedichte, Lebensdauer und Stabilität überzeugen.

Fortschritte in der Kathodenforschung umfassen die Entwicklung kobaltarmer oder kobaltfreier Materialien, um die Umweltfreundlichkeit und Kostenstruktur zu verbessern. Beispiele hierfür sind die kobaltfreie Hochspannungs-Na2Fe2(SO4)3 Kathode und Natrium-Ionen-Schichtkathoden. Auch Kompositkathoden und ganzkeramische freistehende LiCoO2/LLZO-Mischkathoden finden Anwendung, um die Leistung spezifischer Anwendungen zu optimieren.

Ein weiteres Forschungsfeld ist die Entwicklung von elektrokatalytischen Kathoden, die speziell für elektrochemische Reaktionen in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren ausgelegt sind.

Zusammengefasst ist die Kathode ein zentrales Element der Batterie- und Zelltechnologie, dessen Materialwahl und Struktur einen großen Einfluss auf die Performance der elektrochemischen Systeme hat.