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新技術可使鋰電池脫離鈷的桎梏,錳或成替代品 - 東莞市揚德能源有限公司
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新技術可使鋰電池脫離鈷的桎梏,錳或成替代品
發表于:2018-06-06  點擊:190
全球約有50%的鈷用于鋰電池行業,然而殘酷的是,它們大多是由剛果人民(包括兒童)手工開采的。目前,由美國加州大學伯克利分校科學家領導的研究團隊所開發的新技術或許可以使鋰電池脫離鈷的桎梏,并且可較傳統材料提高五成的鋰存儲容量。
資深作者、伯克利分校材料科學教授Gerbrand Ceder說:“我們的研究為電池技術打開了新的天地。現在,我們終于首次擁有了可用于電池中電子交換的廉價元素。”Ceder等的論文于4月12日在《自然》上發表,該研究的合作方還包括伯克利實驗室和麻省理工學院等。
在鋰基電池中,鋰離子主要儲存在具有層狀結構的陰極中。鈷對于保持層狀結構極為重要。當電池充電時,鋰離子會從陰極進入陽極,鋰離子的轉移會使陰極中出現大量空間,除鈷以外的大多數金屬離子會涌入該空間,造成陰離子的層狀結構崩解。這就是鈷對于鋰電池工業的關鍵所在。2014年,Ceder實驗室找到了一種可在保證高能量密度的前提下不再需要陰極層狀結構的方法(無序巖鹽)。該方法證實了,儲量豐富的錳是替代鈷的絕佳金屬元素。Ceder等通過氟摻雜技術,在陰極中注入了大量錳。錳含量越高,陰極對鋰離子的控制力越強,因而提高了電池容量。
其他研究團隊也嘗試過使用氟摻雜陰極技術,但未獲成功。Ceder認為,無序結構是成功之匙。Ceder團隊研制的無序錳陰極的性能參數為1000W·h/kg,遠遠超過常用鋰離子電池陰極(500-700 W·h/kg)。論文主要作者、前Ceder實驗室博士后Jinhyuk Lee認為,他們的成果是電池領域的巨大進步。
新的陰極技術是否有應用潛能(如筆記本、電動汽車)還需進行驗證。但Ceder并不看重該技術是否能真正應用于電池制造,因為他認為,為研究人員打開陰極設計的新思路更為關鍵。
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