美国大学研发无钴高能量锂离子电池 可大幅降低电池成本

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大龙车务 由于钴成本高，在开采中还涉及各种人权问题，几十年来，研究人员都一直在寻找方法，以从高能量电池中去除钴。不过，过去的一些尝试都没有让无钴电池达到有钴电池的性能标准。

（图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校）

，美国德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院（the Cockrell School of Engineering at The University of Texas at Austin）的研究人员却表示，他们已经破解了无钴高能量锂离子电池的密码，既去除了钴，还能够降低电池生产成本，同时还提升了电池某些方面的性能。该研究小组研发了一种新型阴极，即通常含钴的电极，其被含镍量高的成分固定住。该款阴极含有89%的镍，其他关键成分则是锰和铝。

电池中含镍越多，表明其越能多存储能量。增加了能量密度就可以延长手机电池的寿命或是的续航里程。

一般而言，电池能量密度增加会导致电池其他方面性能下降，例如循环寿命会更短，即电池在失效和不能再被充满电之前，可以充放电的次数。去除钴通常会减慢电池的动力学反应，导致其充放电速率低，即阴极充放电速度。不过，研究人员表示，已经通过找到一种最优的金属组合，以确保离子均匀分布，克服了无钴电池循环寿命短以及充放电速率低的问题。

大多数锂离子电池的阴极采用金属离子组合，如镍锰钴（NMC）或镍钴铝（NCA）。阴极成本大约占整个电池材料成本的一半，钴则是最昂贵的成分，价格约为每吨28,500美元，比镍、锰和铝加起来还要贵，而且在大多数锂离子电池阴极中的成分占10%至30%。

研究人员表示：“在电池阴极中，钴是储量最少、成本最高的成分。我们正从电池中彻底去除它。”

可以从原子角度观察到研究人员取得了突破。在合成过程中，他们能够确保各种金属的离子可以在阴极的晶体结构中均匀分布。研究人员表示，当此类离子聚集在一起时，电池的性能就会下降，而这一问题一直困扰着此前研发的无钴、高能量电池。通过确保此类离子均匀分布，研究人员能够避免电池的性能损失。

研究人员表示：“我们的目标是在保证电池性能和安全性的同时，只使用储量丰富且价格低廉的金属来替代钴，并采用可立即进行扩展的工业合成工艺。”

几位研究人员与德克萨斯大学技术商业化办公室（UT’s Office of Technology Commercialization）合作，成立了一家名为TexPower的初创公司，旨在将该技术推向市场。此外，这些研究人员还从美国能源部获得资助，而能源部也一直在寻求减少对关键电池材料的进口依赖。

业内已经开始大力推广无钴电池，最引人注目的就是特斯拉试图去除其汽车电池中的钴材料。随着大型政府机构和私营企业都致力于减少对钴的依赖，这一领域的竞争也日趋激烈。研究人员表示，他们通过创新，正确组合材料，精确控制材料的分布，解决了阻碍无钴、高能量电池研发的问题。

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