코발트없는 배터리의 미래를위한 새로운 음극선
게재 1 주 전 on 20 년 2020 월 XNUMX 일By Plato에 의해 재발행
코발트는 오늘날 리튬 배터리의 성능에 중요한 역할을하지만, 재료 채굴은 작업자를 위험한 조건에 노출시키고 종종 자연 경관과 물 공급을 저하시키는 것을 의미합니다. 이 희귀하고 값 비싼 금속에서 벗어나도록 돕기 위해 Oak Ridge National Laboratory의 과학자들은 대체 니켈 기반 배터리 아키텍처를 개발했습니다.
니켈 및 알루미늄과 함께 코발트는 오늘날 리튬 배터리의 음극 구성 요소를 만드는 데 사용되지만 희소성으로 인해 전체 장치 재료 비용의 약 절반을 차지합니다. 이것은 위에서 설명한 환경 및 인도 주의적 관심과 결합되어 대체 아키텍처의 개발에 상당한 노력이 들어가고 있으며 앞으로 몇 가지 유망한 가능성이 있음을 의미합니다.
IBM 코발트 및 기타 중금속을 제거하고 대신 해수에서 추출한 성분을 사용하는 리튬 배터리를 개발 중이며 Tesla는 중국에서 코발트가없는 Model 3를 판매하기 시작했습니다. 우리는 또한 과학자들이 인산 철 리튬 대안으로, 코발트 대신 망간을 첨가 동시에 에너지 밀도를 높입니다.
Oak Ridge National Laboratory의 팀은 니켈, 철 및 알루미늄 기반 음극을 나타내는 NFA라고 부르는 새로운 종류의 음극을 연구하고 있습니다. 이것은 과학자들이 한동안 양극 재료로 조사해온 리튬 니켈 레이트의 파생물이지만 올바른 제조법을 찾지 못했습니다.
“리튬 니켈 레이트는 음극을 만들기위한 재료로 오랫동안 연구되어 왔지만 본질적인 구조적 및 전기 화학적 불안정성으로 어려움을 겪고 있습니다.”라고 연구 책임자 인 Ilias Belharouak은 말합니다. “우리 연구에서 우리는 음극의 안정성을 높이기 위해 니켈 일부를 철과 알루미늄으로 대체했습니다. 철과 알루미늄은 비용 효율적이고 지속 가능하며 환경 친화적 인 재료입니다.”
새로운 음극에 대한 연구팀의 테스트는 88 회주기 후에도 높은 용량과 그 용량의 100 %를 유지할 수있는 능력을 보여주었습니다. 연구원들은 또한 NFA 캐소드를 기반으로 파우치 셀 배터리를 제작했으며 안정성에 대한 타협이 있었지만 72 사이클 후에도 여전히 용량의 200 %를 유지했습니다.
연구원들은 이러한 결과를 단지 예비적인 것으로 설명하지만, 설계가 코발트가없는 미래의 배터리에 적합하다고 생각합니다. 음극은 값 비싸고 희귀 한 재료를 사용하지 않고 기존 배터리와 유사한 성능을 발휘합니다. 그들은 또한 제조 기술이 전 세계 음극 제조 공정에 통합 될 수 있으며, 이제 더 큰 형식의 전지에서 음극의 성능과 전기 자동차에서 사용할 수있는 잠재력을 조사 할 것입니다.
“NFA의 충전 및 방전 동작에 대한 우리의 조사에 따르면 이러한 음극은 코발트 기반 음극과 유사한 전기 화학 반응을 겪고 배터리 에너지 밀도 요구 사항을 충족하기에 충분한 특정 용량을 제공합니다.”라고 Belharouak은 말합니다.
