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ORNL開發(fā)新型無鈷正極有望提高鋰離子電池能量密度

時間:2020-12-23 09:45來源:蓋世汽車作者:Elisha

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（圖片來源：ORNL）

據(jù)外媒報道，美國橡樹嶺國家實驗室（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，為電動汽車和消費電子產(chǎn)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、成本低和壽命長等優(yōu)勢。

在全球范圍內(nèi)，隨著電動汽車產(chǎn)量提升，對鋰離子電池的需求也逐漸增加。本項研究負責(zé)人Ilias Belharouak表示，到2030年，預(yù)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。

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。“我們正在開發(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，同時原材料成本更低。”而且，這種工藝可以整合至現(xiàn)有正極制造工藝中。“長期以來，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。在本項研究中，我們用鐵和鋁取代部分鎳，以增強正極穩(wěn)定性。鐵和鋁是性價比較高的可持續(xù)性環(huán)保材料。”

在未來對NFA系列正極的研發(fā)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(shù)據(jù)，并進一步探討其在電動汽車中的適用性。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標簽：電池無鈷正極 ORNL NFA正極鈷正極鎳酸鋰

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