近日，橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室（ORNL）在電源期刊（Journal of Power Sources）發(fā)表其利用水熱法制備的高性能低成本（LiNi_0.9Mn_0.05Al_0.05O₂）無(wú)鈷NMA正極材料，其半電池顯示200mAh/g容量，在100次循環(huán)后容量為96%；NMA-LTO全電池顯示186 mAh/g的容量，在200次循環(huán)后保持81%。這對(duì)綠色環(huán)保和降低成本有重大意義，而這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化意味著給行業(yè)帶來(lái)巨大變革。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231938

鈷成本高，且對(duì)環(huán)境有巨大影響。常規(guī)鈷基正極生產(chǎn)中廣泛采用的化學(xué)混合技術(shù)需要大量氨來(lái)進(jìn)行腐蝕反應(yīng)

左：鈷基正極 右：無(wú)鈷正極

如圖所示，橡樹(shù)嶺用水熱合成發(fā)開(kāi)發(fā)了均勻、圓度高、緊密堆積的無(wú)鈷正極在整個(gè)充電周期中保持更高的穩(wěn)定性。這種通過(guò)無(wú)氨合成路線合成的含有鎳、錳和鋁的新型無(wú)鈷正極材料有望為可持續(xù)正極生產(chǎn)提供簡(jiǎn)便的解決方案。

具體而言，橡樹(shù)嶺的水熱合成方法使用溶解在乙醇中的金屬使陰極結(jié)晶，而不是在反應(yīng)器中連續(xù)攪拌陰極材料和化學(xué)品。乙醇可在使用后蒸餾，處理和儲(chǔ)存比氨更安全。“這種新穎的工藝具有將陰極行業(yè)轉(zhuǎn)向更清潔和更具成本競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，同時(shí)減輕我們環(huán)境的負(fù)擔(dān)。” 根據(jù)橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室首席研究員Rachid Essehli的說(shuō)法，水熱合成方法也明顯更快。創(chuàng)建粒子和為后續(xù)陰極批次做準(zhǔn)備所需的時(shí)間從幾天減少到12小時(shí)。而且新材料可以很容易地融入當(dāng)前的電池制造過(guò)程中，因?yàn)樗男阅芘c當(dāng)今的鈷基陰極相當(dāng)。Essehli表示，該技術(shù)已準(zhǔn)備好擴(kuò)大工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，并正在申請(qǐng)專利。

編譯 YUXI

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