バイオエンジニア新しいクラスのコバルトフリーカソードは、次世代リチウムイオン電池のエネルギー密度を高める可能性があります
公開済み 2週間前 on December 18, 2020By プラトンによって再発行
オークリッジ国立研究所の研究者は、電気自動車や家庭用電化製品に電力を供給する今日のリチウムイオン電池に通常見られる高価なコバルトベースのカソードを置き換える可能性のある新しいカソードファミリーを開発しました。
ニッケル、鉄、アルミニウムベースのカソードを表すNFAと呼ばれる新しいクラスは、ニッケルニッケル酸塩の誘導体であり、リチウムイオン電池の正極を作るために使用できます。 これらの新しいカソードは、急速充電、エネルギー密度、費用効果が高く、長持ちするように設計されています。
世界中で携帯用電子機器や電気自動車の生産が増加するにつれ、リチウムイオン電池の需要が高まっています。 NFAの研究開発を主導するORNLの科学者であるIliasBelharouakによると、100年までに2030億台以上の電気自動車が道路に出ると予想されています。コバルトは、リチウムイオンの大部分を占めるカソードに現在必要な金属です。バッテリーのコスト。
コバルトは希少であり、主に海外で採掘されているため、カソードの入手と製造が困難です。 その結果、コスト効率よく製造できるコバルトの代替材料を見つけることが、リチウムイオン電池の研究の優先事項になっています。
ORNLの科学者は、NFAクラスのカソードの性能をテストし、以下に説明するように、コバルトベースのカソードの有望な代替品であると判断しました。 先端材料 と ジャーナルオブパワーソース。 研究者は、中性子回折、メスバウアー分光法、およびその他の高度な特性評価手法を使用して、NFAの原子および微細構造と電気化学的特性を調査しました。
「NFAの充電および放電動作に関する調査では、これらのカソードはコバルトベースのカソードと同様の電気化学反応を起こし、バッテリーのエネルギー密度の要求を満たすのに十分な高い比容量を提供することが示されました」とBelharouak氏は述べています。
NFAクラスの研究は初期段階ですが、Belharouak氏は、これまでの彼のチームの予備的な結果は、次世代のリチウムイオン電池にはコバルトが必要ない可能性があることを示していると述べました。
「私たちは、低コストの原材料を利用しながら、コバルトベースのカソードと同等またはそれ以上の電気化学的特性を備えたカソードを開発しています」と彼は言いました。
Belharouak氏は、NFAはコバルトベースのカソードと同様に機能するだけでなく、NFAカソードを製造するプロセスを既存のグローバルカソード製造プロセスに統合できると付け加えました。
「ニッケル酸リチウムは、カソードを製造するための最適な材料として長い間研究されてきましたが、固有の構造的および電気化学的不安定性に悩まされています」と彼は言いました。 「私たちの研究では、カソードの安定性を高めるために、ニッケルの一部を鉄とアルミニウムに置き換えました。 鉄とアルミニウムは、費用効果が高く、持続可能で、環境に優しい材料です。」
NFAクラスの将来の研究開発には、大判セル内の材料をテストして実験室規模の結果を検証し、電気自動車で使用するためのこれらのカソードの適合性をさらに調査することが含まれます。
ジャーナル記事の追加の研究者には、ニティン・ムラリダラン、ラキッド・エッセリ、ラファエル・ヘルマン、ルフル・アミン、チャール・ジャフタ、ジュンジェ・チャン、ジュエ・リュー、ジジア・ドゥ、ハリー・マイヤー、イーサン・セルフ、ジャグジット・ナンダ、ヤオカイ・バイが含まれます。
この作業は、DOEのエネルギー効率および再生可能エネルギー車両技術局によって後援されました。
ORNLは、米国エネルギー省の科学局のUT-Battelleによって管理されています。これは、米国の物理科学における基礎研究の最大の支援者です。 DOEの科学局は、私たちの時代の最も差し迫った課題のいくつかに取り組むために取り組んでいます。 詳細については、https：/をご覧ください。
ソース:新しいクラスのコバルトフリーカソードは、次世代リチウムイオン電池のエネルギー密度を高める可能性があります。 (zephyrnet.com)
