锂离子电池电源我们常用的电子设备。几个挑战存在使用钴、阴极的一个关键组成部分。在本文中,我们探索的电池的工作原理,使用钴的挑战,并承诺新的替代钴。
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锂离子电池如何工作?
锂离子电池一般用于各种电子设备。锂离子电池阴极是电池的一个重要组成部分。他们存储和释放在充放电过程中锂离子。阴极通常是由一种隐形材料,可以可逆地插入和deintercalate锂离子,如锂钴氧化物(LiCoO2)或磷酸亚铁锂(磷酸铁锂)。
充电时,锂离子从阳极到阴极,在哪里存储在阴极材料。当电池放电时,锂离子从阴极释放,回到正极电解液,发电。
锂离子电池的性能和耐久性严重依赖于阴极材料的属性。不同阴极材料有不同的电化学性能和可以亚博网站下载提供不同级别的容量和能量密度。
钴作为锂离子电池阴极材料的局限性
最近的电池技术的发展集中在寻找新的材料,可以替代传统的阴极材料,如钴、锂离子电池。亚博网站下载钴已广泛应用于锂离子电池由于其高容量和良好的电化学性能。
然而,对钴的需求近年来急剧上升,推动电动汽车的发展和消费电子产品。这导致增加钴的价格,使其成为重要的生产锂离子电池的成本因素。此外,矿业的钴往往涉及危害环境的行为和侵犯人权。
这高昂的成本和有限的供应钴刺激了需要调查替代材料,可以提供类似的性能不依赖稀缺和昂贵的资源。亚博网站下载因此,阴极是正在进行的研究和开发工作的重点改善锂离子电池的性能和可持续性。
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锂离子电池降低钴含量的一种方法是使用替代阴极材料。亚博网站下载例如,研究人员探索使用锂锰氧化物(LMO)和lithium-nickel-manganese-cobalt-oxide (NMC)阴极,提供类似的性能与传统钴基阴极而少用钴。
其他方法考虑的总替代钴在阴极。一个潜在的替代钴镍。镍基锂离子电池已被证明比钴电池具有更高的能量密度,这意味着它们可以存储更多的能量在一个较小的空间。这可能导致更小、更高效的电池的发展。
另一个替代钴锰,在锂离子电池已经使用了许多年。Manganese-based电池比钴电池更便宜的生产,也更少的有毒的环境。然而,他们比钴电池能量密度较低,这意味着他们可能并不适用于大功率应用。
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研究人员还在研究使用磷酸铁锂锂离子电池(联赛)。锂离子电池比其他锂离子电池化学无毒、更稳定,更安全的使用。他们也有更长的寿命比其他锂电池和不太可能着火。
然而,最近,研究人员在美国能源部橡树岭国家实验室已经开发出一种新方法生产锂离子电池的重要组成部分。电源的研究人员在《华尔街日报》,他们已经开发出一种更清洁、更便宜、更高效的方法制造一种新的高容量负极材料制成的无钴镍、锰、铝(利尼0.9锰0.05艾尔0.05O2(NMA9055))。
新方法更快,更少的浪费,并使用更少的有毒物质,这意味着它是更便宜比传统的过程。新方法、水热合成、成形阴极使用金属溶解在乙醇。这是远远高于传统工艺和安全处理和储存。由此产生的材料更紧密,制服,和圆形粒子,使它理想的阴极。yabo214
而不是不断搅拌阴极材料与化学反应器,其水热合成方法使用金属溶解在乙醇结晶阴极。亚博网站下载乙醇比氨、安全存储和处理之后,它可以蒸馏和重用。研究人员乐观地认为,这个过程将阴极行业向更清洁、更少生产成本竞争力而把我们的环境。
结论和展望
完全消除的钴锂离子电池是一个复杂的和正在进行的挑战。它需要新的材料和技术的发展,以及研究和开发的重要投资。亚博网站下载潜在的好处在节约成本方面,环境保护和可持续发展使它成为一个重要的研究领域。
使用替代材料在锂离子电池有可能降低电池生产的环亚博网站下载境影响和改善工作条件的采矿行业。然而,重要的是要仔细考虑不同材料之间的权衡,一些可能比其他人更适合某些应用。亚博网站下载
总的来说,替代材料用于锂离子电池的发展前途和有显著的好处对于环境和电池制造业。亚博网站下载
从AZoM:科学家提出一个革命性的电池储能电池
引用和进一步阅读
布莱斯漫画,E。“什么材料是用亚博网站下载来制造电动汽车电池呢?”Azo Materials, Nov. 2, 2022, [Online]. Available://www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=22142: ~:文本= % 20大多数% 20常见% 20化学% 20,汽车% 20相反% 20 % 20锂戴恩% 2。
Essehli, R。Parejiya,。来自,N。、Jafta c J。阿明,R。武断的话,m . B。,……和Belharouak i (2022)。水热合成Co-free NMA高性能锂离子电池的阴极。电源学报,545,231938。https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231938。
古尔力,S.W.D.,或者,T。陈,z (2020)。打破钴在锂离子电池的依赖。1亚博老虎机网登录01505年iScience 23日。https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101505
lavar: (2020)。小说对未来无钴电池阴极蜱虫盒(在线)。新的地图集。URLhttps://newatlas.com/energy/novel-battery-cathode-cobalt-free/(12.14.22访问)。
李,S。Manthiram, a (2022)。从锂离子电池钴可以消除吗?ACS能源列托人。7,3058 - 3063。https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01553
罗,Y。魏,H。唐,L。黄,Y。王,Z。他,Z。燕,C。、毛泽东、J。戴,K。郑,j . (2022)。Nickel-rich和无钴层状氧化物锂离子电池阴极材料。亚博网站下载能源存储材料274 - 307亚博网站下载。https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.05.019
Murden, d . (2022)。什么是锂电池和他们如何工作?生态树锂。URLhttps://ecotreelithium.co.uk/news/what-are-lithium-batteries/(12.14.22访问)。
Noerochim, L。、Suwarno年代。伊德里斯,新罕布什尔州Dipojono,香港(2021)。最近发展Nickel-Rich和无钴锂离子电池阴极材料。亚博网站下载电池84。https://doi.org/10.3390/batteries7040084
办公室的能源效率和可再生能源。(2017)。锂离子电池是如何工作的呢?(在线)。Energy.gov。URLhttps://www.energy.gov/eere/yabo214articles/how-does-lithium-ion-battery-work(12.14.22访问)。
史密斯,R。“新电池技术可以改善设备和电动汽车,“科学日报》12月5日,2022年,[网络]。亚博老虎机网登录可用:https://www.亚博老虎机网登录sciencedaily.com/releases/2022/12/221205121506.htm
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