美國科學家研發新型陰極材料 或開啟無鈷電池的新世界

2020-12-22 科創板日報

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，美國橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人員開發出一種新的電池陰極系列，有可能取代鋰離子電池中常用的昂貴的鈷陰極。據稱，這種新設計具有充電速度快、能量密度高、成本低、壽命長等特點。

眾所周知，鈷在當今鋰電池的性能中仍扮演著重要的角色，而隨著全球可攜式電子設備以及電動汽車的需求日益增長，鋰離子電池已逐漸成為生活中不可缺少的一部分。然而，鈷這種材料十分稀缺，而且開採過程十分危險，還常常會破壞自然景觀和水源供應。

因此，科學家們一直都在尋找一種低成本的替代材料。此次研究人員開發的這種新型陰極材料被稱為NFA，即鎳、鐵和鋁基陰極。這是一種鎳酸鋰的衍生物，而事實上，科學家們研究鎳酸鋰作為陰極材料已經有一段時間了，但他們一直未能找到正確的配方。

該研究負責人Ilias Belharouak說:「鎳酸鋰作為製造陰極的首選材料已經被研究很長時間了，但它本身的結構和電化學不穩定性使它受到影響。在我們的研究中，我們用鐵和鋁替代了部分鎳，以提高陰極的穩定性。鐵和鋁是具有成本效益、可持續發展和環保的材料。」

該團隊對其新陰極的測試表明，它不僅容量高，而且在100次循環後仍能保持88%容量。此外，研究人員還建立了一個基於NFA陰極的小袋電池，並發現，雖然其穩定性略顯「折中」，但它在200次循環後仍能保持72%的容量。

雖然研究人員稱這些結果只是初步的，但他們相信，該設計預示著未來無鈷電池的良好前景，即陰極性能與傳統電池類似，但不需要昂貴的稀有材料。他們還指出，這種製造技術可以集成到全球陰極製造過程中，現在他們將對這種陰極在更大尺寸電池中的性能表現以及在電動汽車上的應用潛力展開研究。

Belharouak說:「我們對NFA充放電行為的調查顯示，這些陰極經歷了類似於鈷基陰極的電化學反應，並提供了足夠高的比容量，以滿足電池的能量密度要求。」

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