高容量和可靠的可充电
电池是许多设备甚至运输方式的关键组成部分。它们在全球经济向绿色世界的转变中发挥着关键作用。然而,它们的生产中使用了各种各样的元素,包括钴,钴的生产会造成一些环境、经济和社会问题。
近期,由东京大学领导的一组研究人员在这方面取得了突破。它们首次提出了一种可行的钴替代品,在某些方面可以超越最先进的电池化学,并在大量的充电循环中持续工作。最新研究结果已于近期发表在了《自然-永续性》上。
众所周知,钴被广泛用于锂离子电池的关键部分——电极。然而实际上,钴还是一种稀有元素,它非常罕见,目前只有一个主要来源:位于刚果民主共和国的一系列矿山。多年来,关于这些矿山的环境后果以及那里的劳动条件,包括使用童工,已经产生了许多问题。
此外,从供应的角度来看,由于该地区的政治和经济不稳定,钴的来源也是一个问题。
东京大学化学系统工程系的Atsuo Yamada教授说:“为了改进锂离子电池,我们想要从使用钴过渡到不使用钴的原因有很多。”
“对我们来说,这是一个技术挑战,但它的影响可能是环境、经济、社会和技术多方面的。我们很高兴地报告说,通过在电极中使用一种新的元素组合,即锂、镍、锰、硅和氧。我们找到了钴的新替代品,而且这些元素在生产和使用中都更常见,问题也更少。”他补充道。
据悉,该团队创造的新电极和电解质不仅不含钴,而且在某些方面实际上改善了当前电池的化学性质。新型锂电池的能量密度比市售的其他锂电高出约60%,它可以提供4.4伏的电压,而传统的锂电池只能提供3.2-3.7伏电压。
但最令人惊讶的技术成就之一是改进了充电特性。使用新化学物质的测试电池能够在1000次循环中完全充放电(模拟3年的完全使用和充电),同时只损失约20%的存储容量。
Yamada说,“我们还有一段路要走,还需要进一步提高安全性和寿命。目前,我们相信这项研究将为许多应用带来改进的电池,但一些需要极端耐用性和寿命的应用可能还不能满足。”
(责任编辑:子蕊)