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“無鈷鋰電”開創(chuàng)新時(shí)代？能量密度提升60% 使用壽命也更長
時(shí)間:2023-11-05 14:06來源:科創(chuàng)板日報(bào) 作者:綜合報(bào)道
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高容量和可靠的可充電電池是許多設(shè)備甚至運(yùn)輸方式的關(guān)鍵組成部分。它們在全球經(jīng)濟(jì)向綠色世界的轉(zhuǎn)變中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，它們的生產(chǎn)中使用了各種各樣的元素，包括鈷，鈷的生產(chǎn)會造成一些環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會問題。
近期，由東京大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員在這方面取得了突破。它們首次提出了一種可行的鈷替代品，在某些方面可以超越最先進(jìn)的電池化學(xué)，并在大量的充電循環(huán)中持續(xù)工作。最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《自然-永續(xù)性》上。
眾所周知，鈷被廣泛用于鋰離子電池的關(guān)鍵部分——電極。然而實(shí)際上，鈷還是一種稀有元素，它非常罕見，目前只有一個(gè)主要來源：位于剛果民主共和國的一系列礦山。多年來，關(guān)于這些礦山的環(huán)境后果以及那里的勞動(dòng)條件，包括使用童工，已經(jīng)產(chǎn)生了許多問題。
此外，從供應(yīng)的角度來看，由于該地區(qū)的政治和經(jīng)濟(jì)不穩(wěn)定，鈷的來源也是一個(gè)問題。
東京大學(xué)化學(xué)系統(tǒng)工程系的Atsuo Yamada教授說：“為了改進(jìn)鋰離子電池，我們想要從使用鈷過渡到不使用鈷的原因有很多。”
“對我們來說，這是一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)，但它的影響可能是環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會和技術(shù)多方面的。我們很高興地報(bào)告說，通過在電極中使用一種新的元素組合，即鋰、鎳、錳、硅和氧。我們找到了鈷的新替代品，而且這些元素在生產(chǎn)和使用中都更常見，問題也更少。”他補(bǔ)充道。
據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的新電極和電解質(zhì)不僅不含鈷，而且在某些方面實(shí)際上改善了當(dāng)前電池的化學(xué)性質(zhì)。新型鋰電池的能量密度比市售的其他鋰電高出約60%，它可以提供4.4伏的電壓，而傳統(tǒng)的鋰電池只能提供3.2-3.7伏電壓。
但最令人驚訝的技術(shù)成就之一是改進(jìn)了充電特性。使用新化學(xué)物質(zhì)的測試電池能夠在1000次循環(huán)中完全充放電（模擬3年的完全使用和充電），同時(shí)只損失約20%的存儲容量。
Yamada說，“我們還有一段路要走，還需要進(jìn)一步提高安全性和壽命。目前，我們相信這項(xiàng)研究將為許多應(yīng)用帶來改進(jìn)的電池，但一些需要極端耐用性和壽命的應(yīng)用可能還不能滿足。”
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽：
無鈷鋰電
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