成本或可降60%?美國實驗室開發出新一代電池材料_易車網

2020-12-25 易車網

2018年6月，特斯拉創始人馬斯克在推特上發表宣言，希望從現有的NCA方向繼續減少鈷的用量。他希望能在現有的體系下，用高鎳的方案將鈷元素徹底從鋰電池的原材料中清除掉。

原因在於，鈷是電動汽車電池中最昂貴的金屬元素之一，由於開採過程中較高的環境汙染及昂貴的成本，目前無鈷電池是鋰電池發展的主流。


近日，Oak Ridge 國家實驗室開發了一種新的正極材料命名為NFA，可以代替目前鋰電池上較為昂貴的鈷。鎳，鐵和鋁化合物，是鎳酸鋰的衍生物，可用於製造鋰離子電池的正極。這些全新的材料在快速充電，能量密度方面較為突出。不僅如此，在性價比和耐久性上也較為優異。

研究人員使用中子衍射、莫斯鮑爾光譜學等先進的表徵技術來研究NFA的原子和微觀結構以及電化學性能。最終印證了，NFA極有希望成為鈷在鋰電池中的替代品。


研究人員接受採訪時表示：「長期以來，人們一直在研究鎳酸鋰作為正極材料的首選，但鈷的特性導致它在電化學方面的不穩定。在我們對於鋰電池的研究中發現，使用鐵和鋁代替一些鎳材料，不僅可以增強其穩定性，且鐵和鋁相對其他材料來說，更加環保。」

相關焦點

  • 新能源汽車電池材料有哪些?
    當前，新能源汽車動力電池屬鋰離子電池，其構造可分為正極材料、負極材料、電池隔膜、電解液等幾部分。從正極材料上看，新能源汽車動力電池大致可分為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種。在電動汽車把續駛裡程作為主要技術參數的情況下，能量密度更高的三元鋰電池，已成為電動汽車動力電池的主要選擇，目前裝車量已達60%左右。2018年底，我國三元鋰電池電池單體電芯能量密度已達265Wh/kg，2019年寧德時代更是推出了能量密度高達304Wh/kg的811三元鋰電池。
  • 鋁離子電池電極與電解液材料研究獲進展
    在鉛酸、鎳氫、鋰離子等主流電池體系當中，鋰離子電池綜合性能最好，但是鋰的儲量有限，而且存在安全性隱患問題；鉛酸電池雖然成本低廉，但鉛有環境汙染問題。因此，開發具備廉價、安全、長壽命、可快速充電的電池系統成為目前世界研究熱點。   近年來，鋁離子電池的出現為上述問題提供了新的解決方案。
  • 研究人員開發突破性材料 解決電池散熱問題
    原標題：研究人員開發突破性材料 解決電池散熱問題 　　據報導，聯合研究
  • 無極耳電池、高鎳材料……特斯拉「電池日」釋放多重消息 降本成...
    光大證券分析稱，特斯拉電池技術的升級和持續的降本，將使得對應的車型競爭力進一步增強，整車銷量爬坡和規模效應前景可期。鈷轉鎳核心旨在降本記者注意到，此次電池日上，特斯拉發布的多項技術均圍繞著降本展開。其中，在陽極材料上，特斯拉選用了儲能效果好的生矽材料，重新開發電芯陽極，並通過增加彈性的離子聚合物塗層以穩定矽表面結構，提升電芯穩定性和安全性。據悉，該技術可增加20%的續航裡程，同時成本降低5%。而在陰極材料方面，特斯拉開發出不含鈷的高鎳陰極材料，最大化提升鎳含量，同時採用新的塗層與摻雜物，將陰極成本下降15%。
  • 研究人員開發突破性材料 解決燃料電池散熱問題
    原標題：研究人員開發突破性材料 解決燃料電池散熱問題 　　核心提示：該導體以聚苯乙烯磷酸為基礎，可在高達200攝氏度和無水的情況下
  • 特斯拉發布全新無極耳電池:續航升16% 成本降18%
    特斯拉發布全新無極耳電池，續航升16%、成本降18%截至美東時間9月22日16時，該公司股價下跌5.60%至424.23美元。據悉，特斯拉在活動上公布了自行開發「無極耳」電池的計劃，聲稱該電池可以改善電動汽車的續航裡程和功率。新電池比現有電池達，尺寸為46毫米x80毫米（因此被稱為4680）。相比之下，目前特斯拉Model 3使用的是21毫米x70毫米的2170電池。據悉，長度增加、直徑變大，可以讓電動汽車電池的能量密度提高5倍，功率提高6倍，續航裡程提高16%。
  • 北大深研院新材料學院與美國阿貢國家實驗室聯合在《自然·納米...
    鑑於上述現狀，北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒課題組與美國阿貢國家實驗室動力電池實驗室Amine博士課題組聯合撰寫了關於納米科技在發展電動車動力電池材料的作用（The role of nanotechnology in the development of battery materials for electric vehicles）的綜述與展望文章，該文章發表在2016年12
  • 高能鋰離子電池「雙重修飾」正極材料合成
    富鎳三元正極材料，因可逆容量高、成本低等優點，被認為是最理想的下一代高能量密度鋰離子動力電池正極材料之一。不過，界面穩定性差、二次顆粒內部結構衰退等問題，嚴重阻礙了該類正極材料的規模化應用。近日，長沙理工大學副教授李靈均，與廈門大學張橋保、美國阿貢國家實驗室陸俊、內布拉斯加大學林肯分校、布魯克海文國家實驗室等海內外教授及團隊合作完成了一項工作，通過第一性原理計算為指導，同步合成了鈦摻雜、鑭鎳鋰氧化物包覆的「雙重修飾」富鎳三元正極材料。這種簡單高效的合成方法，將有望大大降低高性能富鎳三元材料的生產門檻。成果日前發表在國際期刊《先進功能材料》上。
  • 特斯拉電池日總結:降本增效來日方長
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】在特斯拉備受矚目的 "電池日"上公布了多項新技術，一系列潛在的降本手段之下，特斯拉有望將新能源汽車價格降至2.5萬美元。許多先進技術仍在開發，挑戰依舊存在，尤其是沒有明確的時間點。
  • 前瞻技術情報2-新能源和新材料
    科學家研發新陰極製備法 或讓鋰硫電池取代鋰離子電池概要：新加坡科技研究局納米生物實驗室（NBL）科學家研發出新方法製備下代鋰硫電池陰極，簡化鋰硫電池陰極耗時且複雜的生產 創新：研究人員在添加硫之前，先構建了碳支架，得到一種3D互聯多孔納米材料。
  • 日本開發出一種新型納米薄膜材料;鋰離子電池全球市場數據披露
    NEDO和中央大學研究團隊聯合研發出軸向纖維增強人造肌肉3.美國研究出矽與有機碳基分子實現能量轉移的新方法4.日本研究團隊開發出一種新型納米薄膜材料5.瑞典科學家研發出光學納米天線6.川崎重工開始新型氫液化器商用化的實證試驗
  • 大陸已正式啟用德國燃料電池實驗室
    ，公司日前與德國開姆尼茨工業大學展開合作，於7月17日正式啟用燃料電池實驗室，致力於燃料電池技術的研發工作。2019年2月，新實驗室開始安裝大型儲氫罐，該設備是實現大量測試功能的關鍵。德國開姆尼茨工業大學方面表示，新實驗室專用技術設備功能齊全，核心是一款高性能測試臺，可適用於150kW動力總成的耐久性測試，為新一代燃料電池及燃料電池系統的研發奠定了基礎。為滿足燃料電池的不同條件下的性能測試，新測試臺可模擬環境變化，這對氫燃料電池性能的評估非常重要。憑藉該測試臺，大陸集團可在不同溫度、壓力、溼度乃至不同載荷的仿真環境下對燃料電池系統進行測試。
  • ORNL開發新型無鈷正極 有望提高鋰離子電池能量密度
    據外媒報導，美國橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人員開發了全新系列正極，有望取代目前鋰離子電池中常用的昂貴鈷正極，為電動汽車和消費電子產品提供動力。這種材料是鎳酸鋰的衍生物，可用於製造鋰離子電池的正極，並具有充電速度快、能量密度高、成本低和壽命長等優勢。在全球範圍內，隨著電動汽車產量提升，對鋰離子電池的需求也逐漸增加。本項研究負責人Ilias Belharouak表示，到2030年，預計將有超過1億輛電動汽車上路。作為目前常用的正極材料，在鋰離子電池成本中，鈷佔有較大比例。
  • 中國科學院黃學傑:動力電池無鈷正極材料的技術研究
    2.新一代無鈷正極材料中鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4）能量密度成本比更有優勢。 3.無鈷正極材料鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4）中鋰資源利用效率最高。
  • 10年免充電 美國研製出鋰氟化碳電池
    據外媒報導，美國能源部橡樹嶺國家實驗室的研究人員研製出一種新型電池，它基於鋰氟化碳(CFx)化學式製造，能為可穿戴設備及醫療保健設備提供運行10年電力。目前相應的論文於上周發布在《美國化學會志》。
  • 美國倫斯勒理工學院用無鉛硫族鈣鈦礦為太陽能電池開闢新道路
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】向太陽能的廣泛過渡將在很大程度上依賴於可靠、安全、廉價的技術，如用於能源儲存的電池和用於能源轉換的太陽能電池。在美國倫斯勒理工學院，研究人員就重點關注這兩個方面。日前發表在《先進功能材料》雜誌上的一項研究中，一個由工程師、材料科學家和物理學家組成的團隊展示了一種新的材料——無鉛硫族化合物鈣鈦礦——如何比其他通常被認為是更安全、更有效的選擇，這種新材料以前從未被考慮用於太陽能電池。「這些類型的材料在第一天就給您帶來了非常好的性能，但是在三到四天之內（最多一周），你會發現它們的性能急劇下降。同時，這些材料不環保，因為它們含有鉛。」
  • 能量密度vs成本 燃料電池和鋰電池誰將主宰動力電池市場?
    能量密度比較　　鋰電池作為蓄電池的一種，是個封閉體系，電池只是能量的載體，必須提前充電才能運行，其能量密度取決於電極材料的能量密度。由於目前負極材料的能量密度遠大於正極，所以提高能量密度就要不斷升級正極材料，如從鉛酸、到鎳系、再到鋰電池。
  • 特斯拉擴建電池實驗室 自研超級電池或加速量產
    外界推測，Skunkworks實驗室現在所研發的新的鋰離子電池就是特斯拉此前透露的「百萬英裡」電池（在累計使用約161萬公裡後，仍能保持70%以上的電池容量）。一旦特斯拉的「百萬英裡」電池研發成功，電池使用壽命可達數十年，該型電池還降低了電池鈷元素含量，可將電動汽車的生產成本拉低至燃油汽車水平。
  • 研究人員開發了全新系列正極 有望取代鋰離子電池中常用的昂貴鈷正極
    美國橡樹嶺國家實驗室(OakRidgeNationalLaboratory)的研究人員開發了全新系列正極，有望取代目前鋰離子電池中常用的昂貴鈷正極，為電動汽車和消費電子產品提供動力。新型正極名為NFA(鎳、鐵和鋁基正極)。這種材料是鎳酸鋰的衍生物，可用於製造鋰離子電池的正極，並具有充電速度快、能量密度高、成本低和壽命長等優勢。
  • 日本福井大學安東宏光:2015年電動車電池成本將減半
    到2030年需求成本不斷下降，2015年會下降1/3，這是對未來的成本會得到很大的下降，另外一個我們做預測的時候還發現電池的成本到2015年會下降到1/ 2。這是一個比較現實的預測，上面是研究機構做的分析，下面是我們做的預測。到2015年電池成本會下降為現在的1/2，再後來我們就不能做更進一步的預測了。不同的材料已經使用到電池技術裡面來的，大家看到我們有200篇的關於電池材料的論文。