锂电大突破在即？全新阴极材料可完美替代钴性能更佳也更便宜

橡树岭国家实验室的研究人员开发出了一种生产锂离子电池关键部件的新方法。据说这种方法生产的电池充电速度更快，使用的有毒材料更少，成本也更低。

在现代生活中，从电器到手机，以及大多数电动汽车都使用锂离子电池，它由一个阴极和一个阳极组成，它们之间有电解质。在化学能转化为电能的反应中，离子通过电解质从阳极移动到阴极。

近年来，脱碳的推广和对电动汽车的需求增加了对能源密集型阴极的可持续生产的关注。然而，传统的治疗方法正面临挑战。

第一个障碍是对钴的依赖，钴是一种稀有金属，只有少数几个国家开采和提炼。这种对外国资源的依赖给美国制造业供应链和运输基础设施带来风险。

钴的可用性不是唯一的问题。阴极中其他常见金属的平衡也会使制造过程更加复杂和危险。比如高镍浓度导致阴极生产普遍采用化学混合法，需要大量的氨进行腐蚀反应。这种有毒化学物质的使用不仅会增加成本和加剧健康和环境问题，而且会浪费大量的水来降低酸度。

ORNL研究人员报告说，他们已经开发出一种更清洁、更便宜、更有效的方法来制造一种新的无钴高容量阴极材料。据报道，他们的水热合成方法不是在反应器中连续搅拌阴极材料和化学物质，而是使用溶解在乙醇中的金属来结晶阴极。乙醇比氨水储存和处理起来更安全，而且它可以被蒸馏和再利用。

研究人员还表示，水热合成方法的制造速度要快得多，所需时间从几天减少到12小时。而且生产出来的材料颗粒更均匀、更圆、更致密，是理想的正极材料，可以使整个电池在充电循环中更加稳定。

他们还表示，由于新阴极的特性与今天的钴基阴极相似，这种新材料可以无缝集成到现有的电池制造过程中。这项技术的专利也在申请中，准备大规模投入商业生产。

“这种阴极材料可以提供更多的能量，并降低电动汽车电池的成本，”他们说。