На протяжении десятилетий исследователи искали способы устранения кобальта с высокой энергией батареи, что электронные устройства, в силу своей дороговизны и последствия прав человека ее добычи. Но прошлые попытки не дожили до стандартов производительности батареи с кобальтом.
Исследователи из Инженерной школы Кокрелл при Техасском университете в Остине утверждают, что они взломали код на кобальт-бесплатная высокой-энергии литий-ионного аккумулятора, устраняя кобальт и открывая дверь для сокращения расходов по выпуску батарей, одновременно повышая производительность в некоторых отношениях. Группа сообщила о новом классе катоды — электрод в батарее, где все обычно находится кобальт — якорь высоким содержанием никеля. Катод в своем исследовании составляет 89% никеля. Марганец и алюминий составляют другие ключевые элементы.
Более никеля в батарее означает, что она может хранить больше энергии. Что увеличение плотности энергии может привести к более длительный срок службы батареи для телефона или больший диапазон для электромобиля с каждым зарядом.
Результаты появились в этом месяце в журнале перспективные материалы. В статье было написано Арумугам Manthiram, профессор кафедры машиностроения и директор Техасского института материалов, докторантка Стивен Ли и доктор наук, выпускник Wangda ли Уолкер.
Как правило, увеличение плотности энергии приводит к взаимоуступкам, такие как сокращение жизненного цикла — сколько раз аккумулятор можно заряжать и разряжать до теряет эффективность и не может быть полностью заряжен. Исключения кобальт обычно замедляется, кинетическая реакция батареи и приводит к снижению скорости … как быстро катода может быть заряжен или разряжен. Однако, исследователи заявили, что они успешно преодолели короткий жизненный цикл и бедных, проблемы, возможности которой посредством нахождения оптимального сочетания металла и обеспечения равномерного распределения их ионов.
Большинство катодов для литий-ионных аккумуляторов использовать комбинации ионов металлов, таких как никель-марганец-кобальт (псу) или никель-кобальт-алюминий (НКА). Катоды могут составить примерно половину расходов материалов для всей батареи, с кобальтовым быть дорогим элементом. По цене приблизительно 28,500 $за тонну, это дороже, чем никеля, марганца и алюминия вместе взятых, и составляет от 10% до 30% на большинство литий-ионных катодов батареи.
«Кобальтовые является наименее обильными и наиболее дорогим компонентом в катоды аккумулятора,» Manthiram сказал. «И мы полностью его ликвидировать».
Ключ к прорыву исследователей можно найти на атомном уровне. Во время синтеза, они смогли обеспечить ионов различных металлов оставался равномерно распределенным по кристаллической структуре в катоде. Когда эти ионы комкаться, производительность падает, и эта проблема преследует предыдущие кобальт-бесплатный, с высокой энергией батареи, Manthiram сказал. Удерживая ионы равномерно распределяются, исследователям удалось избежать потери производительности.
«Наша цель-использовать только обильным и доступным металлами на замену кобальта при сохранении производительности и безопасности,» сказал Ли, «и для привлечения промышленных процессов синтеза, которые сразу масштабируемой.»
Manthiram, Ли и бывший постдок Эван Эриксон работал с Office УТ по коммерциализации технологий, чтобы сформировать стартап TexPower, чтобы довести технологию до рынка. Исследователи получили грант от Министерства энергетики США, которая стремится уменьшить зависимость от импорта материалов батареи.
Отрасли подскочила на кобальт-бесплатные PUSH-в первую очередь усилия с Тесла, чтобы исключить материал из аккумуляторы своих электромобилей. С крупных государственных организаций и частных компаний, направленные на снижение зависимости от Кобальта, неудивительно, что этот результат стал конкурентоспособным. По словам исследователей, им удалось избежать проблем, которые мешали другие попытки кобальт-бесплатный, с высокой энергией батареи с инновациями на правильное сочетание материалов и точно регулировать их распределение.
«Мы увеличиваем плотность энергии и снижение затрат без ущерба для жизненного цикла,» Manthiram сказал. «Это позволяет увеличить расстояния для электромобилей и лучшей жизни батареи для ноутбуков и мобильных телефонов.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!