在《华尔街日报》最近发表的一篇论文ACS能源字母研究人员回顾了钴(Co)的消除,从锂离子电池(LIBs)为了提高sustainability-related问题和探索的特点Co-free阴极。
研究:从锂离子电池钴可以消除吗?图片来源:奥勒Moal / Shutterstock.com
背景
在1980年代,LiCoCO2(LCO)阴极被发现,这促使使用分层的氧化物在填词,便携式电子设备供电。从那时起,几个阴极用于库在电动车(电动汽车)。然而,填词的日益普及,进一步创建了一个相同的短缺。
电动汽车部门主导自由市场,到2030年,全球90%的自由需求预计将从电动汽车部门。因此,自由的积极的过渡细胞生产制造商保持供应与需求上升引发的担忧与可持续性和现有的自由生产实践的成本。
自由的制造中使用的原材料,公欧洲杯足球竞彩司需要供应链薄弱等问题,人力成本和价格波动。此外,公司矿业增加供给的扩张具有挑战性的,因为公司是派生的副产品铜和镍矿石,它存在于十倍浓度低。供应链进一步地缘政治风险的主要位置Co-processing设施在中国和刚果民主共和国(DRC)。因此,存在一个需要废除或减少阴极的使用公司缓解供应链问题,以及降低成本和改善自由行业的可持续发展。
增加了镍含量
由于其大体积容量,循环稳定,和其他因素,为便携式电子设备LCO继续主导市场,但它已经被证明是过于昂贵,用于电动汽车的应用程序。替换与Mn公司使用镍和镍可以提高可用的具体能力,留住公司的好处,包括简单的离子传导低李/镍混合,这是必不可少的有效的离子传导。因此,氧化物与推进镍浓度分层逐步得到普及。LiNiO2(LNO),典型的高能材料,大约平均电压3.8 V。
然而,随着镍浓度分层的氧化物中上升,结构,热,和表面不稳定,影响电池的安全性和耐久性。此外,高镍层状氧化物经历更大的放热能量释放在热失控的处在一个相对低的初始温度,危及安全的电池。
Mn-Al组合
氧化物阴极分层与倪继续是最好的选择关于电动汽车的应用程序。这是因为他们的合适的速度性能和循环寿命,能量密度高,为大规模的生产和完善的基础设施。普遍的共识表明,有限公司3 +电荷平衡是必要的为了最小化Mn的有害影响4 +诱导镍的生产2 +。这提示替换Mn的努力4 +与阿尔3 +因为它与公司共享一定的优势3 +,如充电/放电率增加而减少李/镍混合和增加热稳定性和减少表面反应。
然而,这些变化更可能是基地的优势减少寄生表面反应发生在一个较高的电荷状态(SoC)而不是消除锰。这些发现表明,有限公司3 +是无关紧要的东西与高镍氧化物阴极分层。
Fe-Based阴极
由于原材料丰富,锰,Fe-based阴极Ni -理想的替欧洲杯足球竞彩代品,Co-based阴极在电动汽车应用中尽管有较低的能量密度。阴离子类型的Fe-based阴极自铁是最常见的2 + / 3电气配置不赞成LiFeO的分层结构2反向插入锂的能力。此外,LiFePO4(联赛)显示一个了不起的循环寿命以及速度能力和强大的宽容为恶劣的操作环境。然而,联赛已经被证明是一个劣质电子导体,需要表面碳涂层为了支持足够的电渗流的电极。
电动汽车电池制造商越来越多地使用LFP尽管低能量密度由于其廉价而充足的原材料供应。发现了新开发的电动汽车电池组将创新高容量移动LFP细胞没有利用电池模块。的包装效率cell-to-pack基于锂离子电池高出约40%相比,氧化层基于Ni电池。这允许一个价格合理的电池组与高效的能量密度。这样一个技术突破为联赛作为一个重要的转折点,使填词的广泛集成基于锂离子在负担得起的电动汽车。
结论
总结,研究人员审查和建立依赖公司阴极需要被废除,取而代之的是成本效益和环境与经济的可持续发展选择阴极在填词。此外,努力学习不含金属的阴极化学将援助在多元化电池情况下克服Co的浓度和镍基LIBs维持可再生能源和电动交通工具。
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源
李,史蒂文,Manthiram Arumugam,可以从锂离子电池钴被淘汰?ACS的能量。2022年7 XXX, 3058 - 3063,https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01553
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