ORNL開發新型無鈷正極 有望提高鋰離子電池能量密度

2021-01-09 上海錦町實業有限公司

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。

(圖片來源:ORNL)

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。

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。鈷是一種稀有資源,而且大部分在海外開採,使正極生產受到一定限制。因此,尋找有效的鈷替代材料,成為開發鋰離子電池的重點。

研究人員測試了NFA系列正極的性能,確定它們有潛力成為鈷基正極的替代品。通過中子衍射、穆斯鮑爾光譜和其他先進的表徵技術,探討NFA的原子和微觀結構,以及電化學性質。Belharouak表示:「通過研究NFA的充放電行為,我們發現,這些正極經歷的電化學反應與鈷基正極類似,同時能夠提供足夠高的比容量,以滿足電池的能量密度要求。」

目前,對NFA系列正極的研究還處於早期階段,但Belharouak表示,初步結果表明,下一代鋰離子電池可能不需要使用鈷。「我們正在開發一種正極,它具有與鈷基正極相似或更好的電化學特性,同時原材料成本更低。」而且,這種工藝可以整合至現有正極製造工藝中。「長期以來,人們一直將鎳酸鋰視為製造正極的首選材料,但它存在結構和電化學不穩定等缺點。在本項研究中,我們用鐵和鋁取代部分鎳,以增強正極穩定性。鐵和鋁是性價比較高的可持續性環保材料。」

在未來對NFA系列正極的研發中,研究人員將在大尺寸電芯中測試這種材料,以驗證所得到的實驗室數據,並進一步探討其在電動汽車中的適用性。

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來源:上海錦町實業整理自網絡

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