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制造更好,更负担得起的锂离子电池阴极的新方法

制造锂离子电池重要组成部分的新过程是由科学家开发的橡树岭国家实验室能源部。由于使用更快,浪费较少的过程,它使用了较少的有毒物质,因此电池价格更合理。

研究人员开发了一种新的热液合成方法,该方法使无钴的阴极材料具有更均匀,圆形,紧密堆积的颗粒,比当今阴极中所示,在左图,在左图显示,在整个充电周期中保持更大的稳定性。欧洲杯猜球平台图片来源:ORNL,美国能源部

大多数电动汽车以及从手机到电器的物品,都使用锂离子电池,这些电池由阴极和阳极之间的电解质组成。离子在反应中从阳极从阳极移动,将化学能转化为电能。

由于推动脱碳和对电动汽车的需求,强调可持续生产能量浓缩阴极的重视。但是,传统处理有缺点。

对钴的依赖是一种稀有的金属开采和精制的国外的金属,是第一个障碍。美国制造商使用的供应链和运输系统由于对外国供应商的依赖而受到威胁。

并非所有困难都涉及钴的可用性。在阴极中发现的其他金属的比例也可以延长并使制造过程更加危险。

例如,用于生产的阴极生产的化学混合技术的广泛采用,这需要大量的氨腐蚀反应,这是镍浓度高的结果。为了降低酸度,使用了有毒化学物质,从而提高成本,引起人们对健康和环境的担忧,并浪费了大量水。

图片来源:petrmalinak/shutterstock.com

在里面电源杂志来自ORNL的研究人员报告说,他们创建了一种制造新类别的高容量阴极材料的方法,而没有钴,它更清洁,更便宜,更有效。欧洲杯足球竞彩

他们的热液合成方法使用溶解在乙醇中的金属而不是在反应堆中用化学物质持续搅拌阴极材料来结晶阴极。欧洲杯足球竞彩使用后可以蒸馏乙醇,并且比氨更安全地处理和储存。

这个新颖的过程为将阴极行业转移到更清洁和更具成本竞争力的同时,同时减轻了我们的环境负担,这是一个关键优势。

Ilias Belharouak,研究首席研究员兼杰出科学家兼电气化部门,电气化和能源基础设施部,橡树岭国家实验室

根据ORNL的首席研究员Rachid Essehli的说法,水热合成方法也更快。创建颗粒并为后续阴极批次做好准备所需的时间从几天减少到12小时。欧洲杯猜球平台

此外,根据Essehli的说法,创建的物质具有更多均匀,圆形,紧密的颗粒,非常适合阴极。欧洲杯猜球平台ORNL团队以前已经发现了有效的其他无钴混合物,但是通过这项研究创建的材料在整个电池充电周期中均能持续稳定。

新材料可以轻松地将其纳入当前的电池制造程序中,因为它的性能与当今基于钴的阴极的电池相媲美。

Essehli表示,该技术已准备好进行工业生产规模,并有申请专利。

这种阴极材料可以提供更多的能量并降低电池的成本。

橡树岭国家实验室的首席研究员Rachid Essehli

该研究得到了能源效率和可再生能源办公室的车辆技术办公室的支持。它利用了Argonne国家实验室的高级光子来源和ORNL纳米相材料科学中心的资源。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球两者都是科学办公室使用的设施。欧洲杯线上买球

期刊参考:

Essehli,R。,等。(2022)用于高性能锂离子电池的无共同NMA阴极的热液合成。电源杂志。doi:10.1016/j.jpowsour.2022.231938

资源:https://www.ornl.gov/

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