中年|用镍取代传统锂电池中的钴元素 兼顾成本与环保效益
作为一种相对稀有且贵重的重金属 ， 钴在当今锂电池中起着至关重要的作用 。然而德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们 ， 已经想到了一种完全未用到钴元素、但性能又媲美传统锂电池的新型电极 。除了节省制造成本 ， 还对从事采矿工作的人员和环境保护都具有重要的意义 。
本文插图
粉末样品将制成无钴电极(来自: UT Austin )
据悉 ， 钴在整个充放电周期中具有出色的导电与耐久性 。 自问世以来 ， 它一直是锂电极的关键材料 。
然而采矿行业对环境和工人健康的负面影响(接触危险剂量的有毒金属和自然景观 / 水源的退化) ， 已于近年遭到越来越多的抨击 。
有鉴于此 ， 许多研究团队开始将目光瞄向更低成本、或具有更高的环保效益的替代电极材料上 。 其中包括 IBM 研发的一种实验性电池 ， 其特点是使用了从海水中提取的材料 。
不过德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队 ， 正在开发另一种完全不含钴的新型电极结构 。
通常情况下 ， 厂商会使用包括钴、镍、铝在内的金属离子混合物来制造电极 。 其中最贵的莫过于钴 ， 甚至可占到整体成本的一半左右 。
研究作者 Arumugam Manthiram 指出:&ldquo钴是电池电极中含量最少、但又最昂贵的成分 。 好消息是 ， 我们正在完全消除对它的依赖&rdquo 。
通过调整配方 ， 换用含镍 89%、其余部分由锰、铝补上的新型电极材料 ， 研究团队已能够实现这一目标 。
其中的关键 ， 在于让不同金属的离子在合成过程中均匀分布在整个阴极上 ， 以克服其它设计的主要缺点 &mdash&mdash 因为离子会在特定位置聚集 ， 从而降低电池的性能 。
【中年|用镍取代传统锂电池中的钴元素 兼顾成本与环保效益】新型电池结构具有其它一些优势 ， 比如较高的镍含量可存储更多的能量 ， 意味着电动车里程、或移动设备续航的进一步增长 。
Arumugam Manthiram 表示:&ldquo在不牺牲循环使用寿命的情况下 ， 我们还提升了电池的能量密度和降低了成本&rdquo 。
最后 ， 为将这项技术推向市场 ， 研究团队还成立了一家初创企业 。有关这项研究的详情 ， 已经发表在近日出版的《先进材料》( Advanced Materials )期刊上 。
北京联盟_本文原题为《High‐Nickel NMA: A Cobalt‐Free Alternative to NMC and NCA Cathodes for Lithium‐Ion Batteries》 。
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