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电池无钴可行吗?
2024-01-08

新能源汽车的快速发展,整个行业对锂、镍、钴钴金属的需求将进一步增加。然而,就金属公司而言,全球矿产储量非常有限,集中在非洲国家刚果,该国全年局势不稳定。学术界和工业界一直试图找出三元材料中CO的最低含量限制在哪里,以尽量减少新能源汽车工业对金属CO的依赖。




在三元体系之中,不同的元素对材料的物理和化学性质有不同的意义,没有确凿证据表明镍含量高的NCA之中需要钴(例如,当1-x-y大于0.9时)。铝、锰或镁等元素也可用于提高结构稳定性和热安全性。然而,我们相信钴可以稳定材料结构。CO含量的加入可以有效地减少阳离子的混合放电,降低材料的阻抗值,特别是对于提高材料的导电性、提高放大性能和降低电池的内阻具有重要意义。

无钴方法包括:用具有类似用途的其他元素代替钴;多材料系统的耦合;使用阴离子氧化还原对;精细调节高镍材料等无钴是一个重要的研究目标,但也应注意性能指标。三元材料之中的钴不能在短时间之内完全被取代。此外,新能源,特别是在动力锂离子电池行业的发展之中,对其他无钴材料也保持着持续的关注和应用。正如中国科学院院士欧阳明高所说,动力锂电池有三个发展趋势。

在材料和体系之上进行创新,从有机液体电解质到无机固体电解质;电解液抗氧化性的提高或高压固体电解液的应用将为尖晶石镍锰高压二元材料的应用提供帮助。该材料在成本、速率性能和循环性能方面具有明显的优势。未来随着电解液等主要材料的发展,有可能扩大其市场应用范围;在低钴的基础之上,通过物料回收建立完整的生产回收产业链体系,可以进一步降低三元阴极材料中钴的使用成本。

最近流行的无模块电池组和刀片式电池是设计创新的典型代表。该技术的应用有望大大改善磷酸铁锂电池能量密度低、续航里程短的缺点。从超过分析可以看出,三元材料体系的绝对无钴法无论在学术研究还是工业化批量生产之中都不成熟。综合考虑性能和成本,通过对高镍材料成分、煅烧温度和烧结气氛的微调,实现相对无钴的高镍和低钴材料是可行的。

 

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