據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory，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。通過(guò)更快、浪費(fèi)更少、使用有毒材料更少的工藝，生產(chǎn)更加實(shí)惠的電池。

鋰離子電池由正、負(fù)極和中間的電解液組成。在反應(yīng)過(guò)程中，離子通過(guò)電解液從負(fù)極移動(dòng)至正極，從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?，F(xiàn)在，電動(dòng)汽車(chē)不斷發(fā)展，對(duì)可持續(xù)生產(chǎn)高能量密度正極的關(guān)注日益增長(zhǎng)。然而，傳統(tǒng)的加工過(guò)程存在一定的挑戰(zhàn)，比如要使用鈷。這是一種稀有金屬，不僅儲(chǔ)量少，而且價(jià)格貴。

另外，使正極中的其他常見(jiàn)金屬保持平衡，也可能增加制造時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。例如，為了實(shí)現(xiàn)高鎳濃度，在正極生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用化學(xué)混合方法需要使用大量氨進(jìn)行腐蝕反應(yīng)。而使用有毒化學(xué)品會(huì)增加成本，造成環(huán)境污染，并需要用大量的水來(lái)降低酸度。

ORNL的研究人員開(kāi)發(fā)了一種更清潔、成本更低、更高效的方法，可用來(lái)制造新型高容量無(wú)鈷正極材料。這種水熱合成方法使用溶解在乙醇中的金屬實(shí)現(xiàn)正極結(jié)晶，而不是在反應(yīng)器中將化學(xué)物質(zhì)與正極材料連續(xù)攪拌。比起氨水，儲(chǔ)存和處理乙醇的安全性更高，并且乙醇可以蒸餾和重復(fù)使用。

項(xiàng)目研究人員Ilias Belharouak表示：“這種創(chuàng)新工藝的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于，使正極產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向使用更清潔、更具成本競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)工藝，同時(shí)減少環(huán)境負(fù)擔(dān)?！?/p>

這種水熱合成法的速度也更快。制造顆粒和準(zhǔn)備下一批正極的時(shí)間，可從數(shù)天縮短至12小時(shí)。此外，研究人員Rachid Essehli表示，所生產(chǎn)材料中的顆粒更加均勻、飽滿，而且緊密堆積在一起，非常適合用于正極。該團(tuán)隊(duì)之前已經(jīng)確定了其他有效的無(wú)鈷組合，但在整個(gè)電池充電周期內(nèi)，本項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)的材料更有助于保持穩(wěn)定性。

這種新材料的性質(zhì)類(lèi)似于今天的鈷基正極，可以無(wú)縫集成至現(xiàn)有的電池制造過(guò)程。Essehli表示，這項(xiàng)技術(shù)正在申請(qǐng)專(zhuān)利，已準(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(chē)電池的成本?！?/p>