鋰電池制造元素新配方，兼顧成本與環(huán)保效益

　　作為一種相對稀有且貴重的重金屬，鈷在當今鋰電池中起著至關重要的作用。幾十年來，由于鈷的高成本和采礦行業(yè)對環(huán)境和工人健康的負面影響（接觸危險劑量的有毒金屬和自然景觀/水源的退化），研究人員一直在尋找從為電子設備供電的高能電池中消除鈷的方法。但是過去的嘗試并沒有達到鈷電池的性能標準。

　　近日，來自德克薩斯大學*分?？瓶死谞柟こ虒W院的研究人員表示，他們已經破解了無鈷高能鋰離子電池的密碼，消除了鈷元素，打開了降低電池生產成本的大門，同時在某些方面提升了性能。這項發(fā)現(xiàn)已發(fā)表在本月的《高級材料》雜志上。
 

　　通常，能量密度的增加會導致權衡，比如縮短循環(huán)壽命——電池在失去效率和無法再充滿電之前可以充放電的次數(shù)。而消除鈷通常會減慢電池的動力學響應，并導致低速率能力——陰極充電或放電的速度。

　　此外，大多數(shù)鋰離子電池的陰極使用金屬離子的組合，如鎳錳鈷（NMC）或鎳鈷鋁（NCA）。陰極大約占整個電池材料成本的一半，鈷是昂貴的元素。它的價格約為每噸28500美元，比鎳、錳和鋁的總和還要貴，而且占大多數(shù)鋰離子電池陰極的10%至30%。

　　而研究人員通過調整配方，換用含鎳89%、其余部分由錳、鋁補上的新型電極材料，實現(xiàn)消除對鈷元素的依賴。而電池中的鎳越多，就意味著它能儲存更多的能量。這種能量密度的增加可以延長手機的電池壽命，也可以使電動汽車每次充電的續(xù)航里程更長。

　　事實上，工業(yè)界已經開始推動無鈷化，特斯拉公司努力消除為其電動車提供動力的電池中的物質。隨著大型政府組織和私營公司致力于減少對鈷的依賴，這種追求變得競爭激烈也就不足為奇了。研究人員認為，他們已經避免了阻礙其他無鈷高能電池嘗試的問題，這些問題的創(chuàng)新則在于材料的正確組合和對其分布的精確控制。