ORNL开发新型无钴正极制造工艺更快/更环保

据国外媒体报道，美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员开发出了一种生产锂离子电池关键部件的新方法。通过速度更快、浪费更少、毒性更低的材料生产更实惠的电池。

锂离子电池由正极、负极和其间的电解液组成。在反应过程中，离子通过电解质从负极移动到正极，从而将化学能转化为电能。现在，随着电动汽车的不断发展，高能量密度阴极的可持续生产越来越受到重视。然而，在传统的加工中存在一些挑战，例如钴的使用。这是一种稀有金属，不仅储量少，而且价格昂贵。

此外，保持正极中其他常见金属的平衡也可能增加制造时间和风险。例如，为了达到高镍浓度，在阴极生产过程中广泛使用的化学混合方法需要大量的氨进行腐蚀反应。使用有毒化学品会增加成本，造成环境污染，需要大量的水来降低酸度。

ORNL研究人员开发了一种更清洁、成本更低、效率更高的方法，可用于制造新的高容量无钴阴极材料。这种水热合成方法使用溶解在乙醇中的金属来结晶阴极，而不是在反应器中连续搅拌化学品和阴极材料。与氨水相比，乙醇的储存和处理更安全，而且乙醇可以蒸馏再利用。

项目研究人员Ilias Belharouak说:“这种创新工艺的关键优势是使阴极行业转向更清洁、更具成本竞争力的生产工艺，同时减轻环境负担。”

这种水热合成法也比较快。制造颗粒和制备下一批正极的时间可以从几天缩短到12小时。此外，研究人员Rachid Essehli表示，生产出来的材料中的颗粒更加均匀、饱满，紧密堆积在一起，非常适合做阴极。该团队之前已经确定了其他有效的无钴组合，但这项研究中开发的材料更有助于在整个电池充电周期中保持稳定性。

这种新材料的特性类似于今天的钴基阴极，它可以无缝集成到现有的电池制造过程中。埃塞利表示，这项技术正在申请专利，准备大规模投入商业生产。"这种阴极材料可以提供更多的能量，降低电动汽车电池的成本."