2020年7月17日
几十年来,研究人员一直在寻找方法来消除钴的高能电池,电力电子器件,由于其高成本和人权影响的挖掘。但过去的尝试没有辜负与钴电池的性能标准。
Cockrell工程学院的研究人员在德克萨斯大学奥斯汀分校说他们已经破解了的代码无钴高能锂离子电池,消除了钴和降低电池的成本生产打开大门的同时提高性能在某些方面。
阴极的研究小组报告了一个新类,所有钴电极在电池通常驻留,由镍含量高。他们的研究是89%镍阴极。锰和铝组成的另一个关键元素。
更多的镍电池意味着它可以存储更多的能量。增加能量密度会导致更长的电池寿命的电话或更大的范围与每个充电电动汽车。
这些发现发表在本月《华尔街日报》先进材料欧洲杯足球竞彩。教授的论文是由Arumugam Manthiram沃克机械工程系和德州材料研究所所长,博士生史蒂文·李和博士研究生Wangda李。欧洲杯足球竞彩
通常,增加能量密度导致的权衡,例如一个较短的循环寿命,电池充、放电的次数才失去效率,不再完全充电。
消除钴通常减缓了电池的动力响应,导致低利率的能力——阴极可以充电或放电的速度有多快。然而,研究人员说他们已经克服了短循环寿命和贫穷率通过找到一个最优组合的金属能力问题,并确保他们的离子的均匀分布。
大多数金属离子的阴极用于锂离子电池组合,如镍锰钴(NMC)或nickel-cobalt-aluminum (NCA)。阴极可以占大约一半的材料成本为整个电池,钴是最贵的元素。欧洲杯足球竞彩
大约每吨28500美元的价格,它是更昂贵的比镍、锰和铝的总和,占10%到30%的锂离子电池阴极。
“钴是最丰富、最昂贵的组件电池阴极,”Manthiram说。“我们完全消除它。”
研究人员可以找到突破的关键在原子水平。在合成过程中,他们能够确保各种金属离子保持均匀分布在阴极的晶体结构。
这些离子群时,性能会有所下降,这一问题一直困扰之前的无钴,高能电池,Manthiram说。通过保持离子均匀分布,研究人员能够避免性能损失。
“我们的目标是只使用丰富的和可负担得起的金属取代钴同时保持性能和安全,”李说,”,并利用工业合成过程是立即可伸缩的。”
Manthiram、李和前博士后研究员埃文·埃里克森与UT技术商业化办公室合作,形成一个启动名为TexPower带来的技术市场。研究人员得到了美国能源部的资助,力图减少依赖进口电池材料的关键。欧洲杯足球竞彩
行业已经跳上无钴推动——最明显的是特斯拉的努力消除从其电动汽车提供动力的电池材料。大政府机构和私人公司专注于减少钴的依赖,也就不足为奇了,这个追求变得有竞争力。
研究人员表示,他们避免了问题,阻碍了其他无钴,高能电池正确组合的创新材料和分布的精确控制。欧洲杯足球竞彩
“我们正在增加能量密度和降低成本而不牺牲循环寿命,”Manthiram说。“这意味着更长的驾驶距离为电动汽车和更好的笔记本电脑和手机的电池寿命。”
来源:https://www.utexas.edu/