ORNL开发新型无钴正极制造工艺 更快/更环保-环球百事通

(资料图)

据外媒报道，美国能源部橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）的研究人员开发了一种生产锂离子电池关键部件的新方法。通过更快、浪费更少、使用有毒材料更少的工艺，生产更加实惠的电池。

（图片来源：橡树岭国家实验室）

锂离子电池由正、负极和中间的电解液组成。在反应过程中，离子通过电解液从负极移动至正极，从而将化学能转化为电能。现在，电动汽车不断发展，对可持续生产高能量密度正极的关注日益增长。然而，传统的加工过程存在一定的挑战，比如要使用钴。这是一种稀有金属，不仅储量少，而且价格贵。

另外，使正极中的其他常见金属保持平衡，也可能增加制造时间和风险。例如，为了实现高镍浓度，在正极生产过程中广泛使用化学混合方法需要使用大量氨进行腐蚀反应。而使用有毒化学品会增加成本，造成环境污染，并需要用大量的水来降低酸度。

ORNL的研究人员开发了一种更清洁、成本更低、更高效的方法，可用来制造新型高容量无钴正极材料。这种水热合成方法使用溶解在乙醇中的金属实现正极结晶，而不是在反应器中将化学物质与正极材料连续搅拌。比起氨水，储存和处理乙醇的安全性更高，并且乙醇可以蒸馏和重复使用。

项目研究人员Ilias Belharouak表示：“这种创新工艺的关键优势在于，使正极产业转向使用更清洁、更具成本竞争力的生产工艺，同时减少环境负担。”

这种水热合成法的速度也更快。制造颗粒和准备下一批正极的时间，可从数天缩短至12小时。此外，研究人员Rachid Essehli表示，所生产材料中的颗粒更加均匀、饱满，而且紧密堆积在一起，非常适合用于正极。该团队之前已经确定了其他有效的无钴组合，但在整个电池充电周期内，本项研究开发的材料更有助于保持稳定性。

这种新材料的性质类似于今天的钴基正极，可以无缝集成至现有的电池制造过程。Essehli表示，这项技术正在申请专利，已准备好大规模投入商业生产。“这种正极材料可以提供更多的能量，并降低电动汽车电池的成本。”