ORNL开发新型无钴正极 有望提高锂离子电池能量密度

据外媒报道，美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人员开发了全新系列正极，有望取代目前锂离子电池中常用的昂贵钴正极，为电动汽车和消费电子产品提供动力。

（图片来源：ORNL）

新型正极名为NFA（镍、铁和铝基正极）。这种材料是镍酸锂的衍生物，可用于制造锂离子电池的正极，并具有充电速度快、能量密度高、成本低和寿命长等优势。

在全球范围内，随着电动汽车产量提升，对锂离子电池的需求也逐渐增加。本项研究负责人Ilias Belharouak表示，到2030年，预计将有超过1亿辆电动汽车上路。作为目前常用的正极材料，在锂离子电池成本中，钴占有较大比例。钴是一种稀有资源，而且大部分在海外开采，使正极生产受到一定限制。因此，寻找有效的钴替代材料，成为开发锂离子电池的重点。

研究人员测试了NFA系列正极的性能，确定它们有潜力成为钴基正极的替代品。通过中子衍射、穆斯鲍尔光谱和其他先进的表征技术，探讨NFA的原子和微观结构，以及电化学性质。Belharouak表示：“通过研究NFA的充放电行为，我们发现，这些正极经历的电化学反应与钴基正极类似，同时能够提供足够高的比容量，以满足电池的能量密度要求。”

目前，对NFA系列正极的研究还处于早期阶段，但Belharouak表示，初步结果表明，下一代锂离子电池可能不需要使用钴。“我们正在开发一种正极，它具有与钴基正极相似或更好的电化学特性，同时原材料成本更低。”而且，这种工艺可以整合至现有正极制造工艺中。“长期以来，人们一直将镍酸锂视为制造正极的首选材料，但它存在结构和电化学不稳定等缺点。在本项研究中，我们用铁和铝取代部分镍，以增强正极稳定性。铁和铝是性价比较高的可持续性环保材料。”

在未来对NFA系列正极的研发中，研究人员将在大尺寸电芯中测试这种材料，以验证所得到的实验室数据，并进一步探讨其在电动汽车中的适用性。