ORNL開發(fā)新型無(wú)鈷正極 有望提高鋰離子電池能量密度
據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人員開發(fā)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(dòng)汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品提供動(dòng)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，可用于制造鋰離子電池的正極，并具有充電速度快、能量密度高、成本低和壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。
在全球范圍內(nèi)，隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)量提升，對(duì)鋰離子電池的需求也逐漸增加。本項(xiàng)研究負(fù)責(zé)人Ilias Belharouak表示，到2030年，預(yù)計(jì)將有超過(guò)1億輛電動(dòng)汽車上路。作為目前常用的正極材料，在鋰離子電池成本中，鈷占有較大比例。鈷是一種稀有資源，而且大部分在海外開采，使正極生產(chǎn)受到一定限制。因此，尋找有效的鈷替代材料，成為開發(fā)鋰離子電池的重點(diǎn)。
研究人員測(cè)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(guò)中子衍射、穆斯鮑爾光譜和其他先進(jìn)的表征技術(shù)，探討NFA的原子和微觀結(jié)構(gòu)，以及電化學(xué)性質(zhì)。Belharouak表示：“通過(guò)研究NFA的充放電行為，我們發(fā)現(xiàn)，這些正極經(jīng)歷的電化學(xué)反應(yīng)與鈷基正極類似，同時(shí)能夠提供足夠高的比容量，以滿足電池的能量密度要求?！?/p>
目前，對(duì)NFA系列正極的研究還處于早期階段，但Belharouak表示，初步結(jié)果表明，下一代鋰離子電池可能不需要使用鈷?！拔覀冋陂_發(fā)一種正極，它具有與鈷基正極相似或更好的電化學(xué)特性，同時(shí)原材料成本更低?！倍遥@種工藝可以整合至現(xiàn)有正極制造工藝中?！伴L(zhǎng)期以來(lái)，人們一直將鎳酸鋰視為制造正極的首選材料，但它存在結(jié)構(gòu)和電化學(xué)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。在本項(xiàng)研究中，我們用鐵和鋁取代部分鎳，以增強(qiáng)正極穩(wěn)定性。鐵和鋁是性價(jià)比較高的可持續(xù)性環(huán)保材料?！?/p>
在未來(lái)對(duì)NFA系列正極的研發(fā)中，研究人員將在大尺寸電芯中測(cè)試這種材料，以驗(yàn)證所得到的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步探討其在電動(dòng)汽車中的適用性。