多年來,世界各地的電池研究人員一直在研究如何消除各種電子設備中使用的高能電池對鈷的需求。正在努力消除電池中的鈷的原因是材料和人權的高成本。到目前為止,去除鈷的問題在于材料習慣方面的問題符合使用鈷的電池的性能標準。
得克薩斯大學科克雷爾工程學院的研究人員表示,他們已經(jīng)解決了無鈷高能鋰離子電池消除鈷的問題。這一突破有可能降低生產(chǎn)電池的成本,同時在某些方面提高性能。具體來說,該團隊擁有一類新的陰極,即電池中通常含有所有鈷的電極,使用高鎳含量。研究中的陰極含有 89% 的鎳,但也含有錳和鋁。
電池中的鎳越多,它能夠儲存的能量就越多。無論設備使用電池,增加能量密度都可以延長電池壽命。這可能意味著智能手機的運行時間更長或電動汽車的行駛距離更長。
研究人員通過使用最佳金屬組合來確保離子的均勻分布,克服了無鈷電池的一些缺點,例如生命周期短和倍率能力差的問題。鈷極其昂貴,每噸約 28,500 美元,比鎳、錳和鋁的總和還要貴。通常鈷占鋰離子電池陰極的 10% 到 30%。
突破的關鍵在于原子水平。研究人員能夠確保各種金屬的離子在合成過程中均勻分布在陰極的晶體結構中。當離子聚集時,性能會下降,因此保持離子均勻分布可避免性能損失。研究人員表示,最終他們在不犧牲循環(huán)壽命的情況下降低了制造電池的成本并提高了能量密度。