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美国科学家研发新型阴极材料 或开启无钴电池的新世界

2020-12-22 18:51:32 财联社 

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的研究人员开发出一种新的电池阴极系列,有可能取代锂离子电池中常用的昂贵的钴阴极。据称,这种新设计具有充电速度快、能量密度高、成本低、寿命长等特点。

众所周知,钴在当今锂电池的性能中仍扮演着重要的角色,而随着全球便携式电子设备以及电动汽车的需求日益增长,锂离子电池已逐渐成为生活中不可缺少的一部分。然而,钴这种材料十分稀缺,而且开采过程十分危险,还常常会破坏自然景观和水源供应。

因此,科学家们一直都在寻找一种低成本的替代材料。此次研究人员开发的这种新型阴极材料被称为NFA,即镍、铁和铝基阴极。这是一种镍酸锂的衍生物,而事实上,科学家们研究镍酸锂作为阴极材料已经有一段时间了,但他们一直未能找到正确的配方。

该研究负责人Ilias Belharouak说:“镍酸锂作为制造阴极的首选材料已经被研究很长时间了,但它本身的结构和电化学不稳定性使它受到影响。在我们的研究中,我们用铁和铝替代了部分镍,以提高阴极的稳定性。铁和铝是具有成本效益、可持续发展和环保的材料。”

该团队对其新阴极的测试表明,它不仅容量高,而且在100次循环后仍能保持88%容量。此外,研究人员还建立了一个基于NFA阴极的小袋电池,并发现,虽然其稳定性略显“折中”,但它在200次循环后仍能保持72%的容量。

虽然研究人员称这些结果只是初步的,但他们相信,该设计预示着未来无钴电池的良好前景,即阴极性能与传统电池类似,但不需要昂贵的稀有材料。他们还指出,这种制造技术可以集成到全球阴极制造过程中,现在他们将对这种阴极在更大尺寸电池中的性能表现以及在电动汽车上的应用潜力展开研究。

Belharouak说:“我们对NFA充放电行为的调查显示,这些阴极经历了类似于钴基阴极的电化学反应,并提供了足够高的比容量,以满足电池的能量密度要求。”

(责任编辑:李显杰 )
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