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美國(guó)研發(fā)出鋰電池新型陰極材料,可緩解電池材料供應(yīng)鏈緊張難題2021-07-02 08:56

美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組開(kāi)發(fā)了一種新的鋰離子電池陰極設(shè)計(jì),將為進(jìn)一步研究提供一系列不同的材料。該小組希望這一研究能夠迅速擴(kuò)大規(guī)模,以緩解電池材料供應(yīng)鏈緊張難題。

美國(guó)科學(xué)家研發(fā)鋰電池新型陰極材料 或?qū)?lái)行業(yè)革新

儲(chǔ)能在向清潔、可再生能源的過(guò)渡中發(fā)揮著重要作用。雖然還有其他電池類型和其他形式的存儲(chǔ),但鋰離子很可能在連接世界電網(wǎng)的存儲(chǔ)項(xiàng)目中占據(jù)最大份額,并為電動(dòng)汽車和其他重要技術(shù)提供動(dòng)力。

這使很多人對(duì)當(dāng)今鋰離子電池中常用的材料產(chǎn)生了關(guān)注,而尋找替代材料也成為了全世界科學(xué)家和研發(fā)團(tuán)隊(duì)關(guān)注的焦點(diǎn)。

美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組研究了一種叫做過(guò)量鋰的無(wú)序巖鹽的材料。他們基于與目前生產(chǎn)的鋰離子電池不同的反應(yīng)類型開(kāi)發(fā)了一種正極設(shè)計(jì),以盡可能容納更多的鋰離子,并開(kāi)發(fā)出一系列潛在的材料,以減少對(duì)鈷、鎳和其他更昂貴材料的依賴。

伯克利實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Gerbrand Ceder解釋道:“無(wú)序巖鹽材料具有巨大的成分靈活性,這非常強(qiáng)大,因?yàn)槟悴粌H可以在無(wú)序巖鹽正極中使用各種豐富的金屬。也可以使用這些金屬來(lái)解決在設(shè)計(jì)新電池的早期階段可能出現(xiàn)的問(wèn)題。這就是我們?nèi)绱伺d奮的原因。”

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反應(yīng)是一種改變材料晶體結(jié)構(gòu)的反應(yīng),也是目前鋰離子電池能夠充放電的反應(yīng)類型。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,完美的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)更有利于鋰離子的快速傳輸。

該小組解釋道:“與傳統(tǒng)的觀點(diǎn)相反,我們用非拓?fù)浞磻?yīng)證明了陽(yáng)離子無(wú)序巖鹽陰極的速率性能得到了明顯的改善。我們相信,精心設(shè)計(jì)的非拓?fù)湫詾樵O(shè)計(jì)高容量陰極材料提供了新的機(jī)會(huì)。”

盡管新的電池材料可能需要20年或更長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,但該小組希望通過(guò)無(wú)序巖鹽材料加速這一時(shí)間框架,并指出歐洲和亞洲的其他小組也已經(jīng)開(kāi)始了類似材料的研究項(xiàng)目。伯克利實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)能源科學(xué)的副主任Jeff Neaton表示:“電池技術(shù)和能源儲(chǔ)存的進(jìn)步需要在材料的基礎(chǔ)科學(xué)方面不斷取得突破。伯克利實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)知識(shí)、獨(dú)特的設(shè)施以及先進(jìn)的成像、計(jì)算和合成能力使我們能夠在原子和電子的規(guī)模上研究材料。我們已做好充分準(zhǔn)備,加快發(fā)展有前景的材料,如用于清潔能源的無(wú)序巖鹽。”

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