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

2021-01-08 硬派科技

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。

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IliasBelharouak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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