美研究人员开发新型锂电池产品,减少对高价钴、镍的依赖

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新型氟化铁阴极的锂容量是传统钴或镍阴极的两倍多,而且原材料的价格也更低。

随着动力电池需求的不断攀升,市场上钴和镍等稀有金属的的价格也水涨船高,最近《自然·材料》上的一篇报道显示,美国科学家正在开发锂电池代替产品,从而减少对稀有金属的依赖。

图1

据了解,电动车锂电池中最常用的正极(阴极)材料是镍、锰和钴三元材料(NMC)以及镍、钴和铝三元材料(NCA)。由于钴的价格越来越高,也越来越稀缺,一些电池制造商正通过提高镍的含量(含量可达钴的八倍)来生产低钴含量的正极。

据了解,来自美国佐治亚理工学院的研究人员则开发了一种新型阴极和电解质系统,可以用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。

图2

图 | 研究人员Gleb Yushin、Kostiantyn Turcheniuk

其中新型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造,为了制造这种新型阴极,研究人员开发了将固体聚合物电解质渗入到预制氟化铁电极的工艺,然后对阴极结构进行整体热压,以增加密度并减少空隙。

而聚合物电解质的主要优点在于,循环时弯曲和适应氟化铁溶胀的能力强,并且能与氟化铁形成非常稳定的柔性界面,解决了先前电池设计中使用氟化铁出现的膨胀和大量副反应等问题。

最关键的是,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三百分之一,镍的一百五十分之一。

同时,研究人员测试了这种新型固态电池在50度高温下超过300次充电和放电循环的性能,结果显示,增强电池性能的关键是固体聚合物电解质。

所以之后他们的目标主要是新开发和改进固体电解质,使其满足快充功能,同时尝试将固体电解质和液体电解质有机结合后,让其与大型电池工厂使用的传统电池制造技术兼容。

来源:镁客网

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