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美研究人员开发新型锂电池产品,减少对高价钴、镍的依赖
2019-10-21 22:47:16

随着对动力电池需求的增加,钴和镍等稀有金属的价格也在上涨。《自然材料》杂志最近的一份报告显示,美国科学家正在开发锂电池来替代产品,从而减少对稀有金属的依赖。

据了解,电动车锂电池中最常用的阳极(阴极)材料是镍、锰和钴三元材料(nmc)和镍、钴和铝三元材料(nca)。随着钴的价格越来越高,越来越稀缺,一些电池制造商正在通过增加镍的含量(高达钴含量的八倍)来生产低钴含量的正极。

据了解,佐治亚理工学院的研究人员已经开发了一种新的阴极和电解质系统,它可以用低成本的过渡金属氟化物和固体聚合物电解质代替昂贵的金属和传统的液体电解质。

照片|研究人员gleb yushin,kostiantyn turcheniuk

其中,新阴极由氟化铁活性材料和固体聚合物(一种塑料)电解质纳米复合材料制成。为了制造这种新型阴极,研究人员开发了一种将固体聚合物电解质渗透到预制氟化铁电极中的工艺,然后将阴极结构整体热压以增加密度和减少空隙。

聚合物电解质的主要优点是它在循环过程中具有很强的弯曲和适应氟化铁膨胀的能力,并能与氟化铁形成非常稳定的柔性界面,从而解决了以往电池设计中使用氟化铁引起的膨胀和大量副反应的问题。

最重要的是,新型氟化铁阴极的锂容量是传统钴或镍阴极的两倍多,但铁的价格仅为钴的三分之一和镍的十五分之一。

同时,研究人员在50摄氏度下测试了这种新型固态电池300多次充放电循环的性能。结果表明,提高电池性能的关键是固体聚合物电解质。

因此,他们的主要目标是开发和改进固体电解质,以满足快速充电功能,并在尝试将固体电解质与液体电解质有机结合之后,使其与大型电池工厂中使用的传统电池制造技术兼容。

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