锂电大突破在即?全新阴极材料可完美替代钴 性能更佳也更便宜
原创
2022-12-06 15:57 星期二
财联社 黄君芝

财联社上海12月6日讯(编辑 黄君芝)美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory,以下简称ORNL)的研究人员开发了一种生产锂离子电池关键部件的新方法。据称,利用这种方法生产出来的电池充电更快、使用的有毒材料也更少,而且成本还更低。

在现代生活中,从电器到手机,以及大多数电动汽车都使用锂离子电池,它由阴极和阳极组成,两极之间有电解质。在将化学能转化为电能的反应中,离子通过电解质从阳极移动到阴极。

近年来,对脱碳的推动和对电动汽车的需求增加了对可持续生产能量密集阴极的关注。然而,传统的处理方法面临挑战。

第一个障碍是对钴的依赖,钴是一种在少数国家开采和提炼的稀有金属。这种对外国资源的依赖给美国制造业供应链和交通基础设施带来了风险。

钴的可获得性并不是唯一的问题。阴极中常见的其他金属的平衡也会使制造过程更复杂、更危险。例如,高镍浓度导致阴极生产中广泛使用化学混合方法,这需要大量的氨进行腐蚀反应。使用这种有毒化学品不仅会增加成本、加剧健康和环境问题,还需浪费大量水来降低酸度。

ORNL的研究人员报告说,他们已经开发出了一种更清洁、更便宜、更有效的方法,可以制造一种新型的无钴高容量正极(阴极)材料。据悉,他们的水热合成方法不是在反应器中不断搅拌阴极材料与化学物质,而是使用溶解在乙醇中的金属使阴极结晶。乙醇的储存和处理比氨更安全,之后可以蒸馏和重复使用。

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该项目的首席研究员,ORNL的Ilias Belharouak说,“这种新工艺提供了将阴极工业转移到更清洁和更具成本竞争力的生产,同时减少环境负担的关键优势。”

研究人员还称,水热合成方法制造起来也快得多,所需时间从原本的几天下降到12小时。而且,所产生的材料具有更均匀、更圆、更紧密的颗粒,是阴极的理想材料,可以使整个电池在充电周期中都更加稳定。

他们还称,由于新阴极的性质类似于今天的钴基阴极,这种新材料可以无缝地集成到现有的电池制造过程中。这项技术的专利也正在申请中,该技术已经准备好大规模投入商业生产。

“这种正极材料可以提供更多的能量,并降低电动汽车电池的成本,”他们说。

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