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財(cái)聯(lián)社上海12月6日訊（編輯 黃君芝）美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory，以下簡(jiǎn)稱ORNL）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種生產(chǎn)鋰離子電池關(guān)鍵部件的新方法。據(jù)稱，利用這種方法生產(chǎn)出來(lái)的電池充電更快、使用的有毒材料也更少，而且成本還更低。

在現(xiàn)代生活中，從電器到手機(jī)，以及大多數(shù)電動(dòng)汽車都使用鋰離子電池，它由陰極和陽(yáng)極組成，兩極之間有電解質(zhì)。在將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的反應(yīng)中，離子通過(guò)電解質(zhì)從陽(yáng)極移動(dòng)到陰極。

近年來(lái)，對(duì)脫碳的推動(dòng)和對(duì)電動(dòng)汽車的需求增加了對(duì)可持續(xù)生產(chǎn)能量密集陰極的關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的處理方法面臨挑戰(zhàn)。

第一個(gè)障礙是對(duì)鈷的依賴，鈷是一種在少數(shù)國(guó)家開(kāi)采和提煉的稀有金屬。這種對(duì)外國(guó)資源的依賴給美國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈和交通基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。

鈷的可獲得性并不是唯一的問(wèn)題。陰極中常見(jiàn)的其他金屬的平衡也會(huì)使制造過(guò)程更復(fù)雜、更危險(xiǎn)。例如，高鎳濃度導(dǎo)致陰極生產(chǎn)中廣泛使用化學(xué)混合方法，這需要大量的氨進(jìn)行腐蝕反應(yīng)。使用這種有毒化學(xué)品不僅會(huì)增加成本、加劇健康和環(huán)境問(wèn)題，還需浪費(fèi)大量水來(lái)降低酸度。

ORNL的研究人員報(bào)告說(shuō)，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種更清潔、更便宜、更有效的方法，可以制造一種新型的無(wú)鈷高容量正極（陰極）材料。據(jù)悉，他們的水熱合成方法不是在反應(yīng)器中不斷攪拌陰極材料與化學(xué)物質(zhì)，而是使用溶解在乙醇中的金屬使陰極結(jié)晶。乙醇的儲(chǔ)存和處理比氨更安全，之后可以蒸餾和重復(fù)使用。

該項(xiàng)目的首席研究員，ORNL的Ilias Belharouak說(shuō)，“這種新工藝提供了將陰極工業(yè)轉(zhuǎn)移到更清潔和更具成本競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)，同時(shí)減少環(huán)境負(fù)擔(dān)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。”

研究人員還稱，水熱合成方法制造起來(lái)也快得多，所需時(shí)間從原本的幾天下降到12小時(shí)。而且，所產(chǎn)生的材料具有更均勻、更圓、更緊密的顆粒，是陰極的理想材料，可以使整個(gè)電池在充電周期中都更加穩(wěn)定。

他們還稱，由于新陰極的性質(zhì)類似于今天的鈷基陰極，這種新材料可以無(wú)縫地集成到現(xiàn)有的電池制造過(guò)程中。這項(xiàng)技術(shù)的專利也正在申請(qǐng)中，該技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好大規(guī)模投入商業(yè)生產(chǎn)。

“這種正極材料可以提供更多的能量，并降低電動(dòng)汽車電池的成本，”他們說(shuō)。

關(guān)鍵詞： 陰極材料