写道AZoM2020年12月21日
橡树岭国家实验室研究人员开发了一种新的阴极家庭，有可能更换通常在当今锂离子电池中发现的昂贵的钴基阴极，该电池电动汽车和消费电子产品。
这一新类别被称为NFA，代表以镍、铁和铝为基极的阴极，是镍酸锂的衍生物，可以用来制造锂离子电池的正极。这些新型阴极的设计是快速充电，能量密集，成本有效，更持久。
随着便携式电子产品和电动汽车的生产量增加，锂离子电池的需求量也越来越大。
根据Ilias Belharouak，Ornl的科学家领导NFA研发，预计将在2030年之前预计将在路上达到1亿美元。钴是目前为阴极需要的金属，构成锂离子的重要部分电池的成本。
钴是稀有的，而且主要在海外开采，因此很难收购和生产阴极。因此，寻找一种成本有效的钴替代材料已成为锂离子电池研究的重点。
ORNL科学家测试了NFA类阴极的性能，并确定了它们对基于钴的阴极进行有前途的替代品，如下所述先进的材料亚博网站下载和电力资源杂志．
研究人员使用中子衍射、穆斯堡尔光谱和其他先进的表征技术来研究NFA的原子和微观结构以及电化学性能。
“我们对NFA充放电行为的研究表明，这些阴极与钴基阴极进行了类似的电化学反应，并提供了足够高的比容量，以满足电池的能量密度要求，”Belharouak说。
尽管NFA级别的研究还处于早期阶段，Belharouak说，他的团队迄今为止的初步结果表明，下一代锂离子电池可能不需要钴。
“我们正在开发一种阴极，它具有与钴基阴极相似或更好的电化学特性，同时利用成本更低的原材料，”亚博网站下载他说。
Belharouak补充说，NFA不仅性能和钴基阴极一样好，而且NFA阴极的制造工艺可以集成到现有的全球阴极制造工艺中。
“长期以来，人们一直在研究镍酸锂作为制作阴极的首选材料，但它存在固有的结构和电化学不稳定性，”他说。“在我们的研究中，我们用铁和铝代替了一些镍，以提高阴极的稳定性。铁和铝是性价比高、可持续发展和环保的材料。”亚博网站下载
NFA类的未来研究和开发将包括在大型格式细胞中测试材料以验证实验室规模结果，并进一步探索这些阴极在电动车辆中使用的适用性。亚博网站下载
其他研究人员包括Nitin Muralidharan, Rachid Essyabo214ehli, Raphael Hermann, Ruhul Amin, Charl Jafta, Junje Zhang, juue Liu, Zhijia Du, Harry Meyer, Ethan Self, Jagjit Nanda和Yaocai Bai。
这项工作是由能源部能源效率办公室和可再生能源汽车技术办公室赞助的。
来源：https://www.ornl.gov/