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（圖片來源：德克薩斯大學奧斯汀分校）

 

       由于鈷成本高，在開采中還涉及各種人權問題，幾十年來，研究人員都一直在尋找方法，以從高能量電池中去除鈷。不過，過去的一些嘗試都沒有讓無鈷電池達到有鈷電池的性能標準。

 

       據外媒報道，美國德克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院（the Cockrell School of Engineering at The University of Texas at Austin）的研究人員卻表示，他們已經破解了無鈷高能量鋰離子電池的密碼，既去除了鈷，還能夠降低電池生產成本，同時還提升了電池某些方面的性能。該研究小組研發了一種新型陰極，即通常含鈷的電極，其被含鎳量高的成分固定住。該款陰極含有89%的鎳，其他關鍵成分則是錳和鋁。

 

       電池中含鎳越多，表明其越能多存儲能量。增加了能量密度就可以延長手機電池的壽命或是電動汽車的續航里程。

 

       一般而言，電池能量密度增加會導致電池其他方面性能下降，例如循環壽命會更短，即電池在失效和不能再被充滿電之前，可以充放電的次數。去除鈷通常會減慢電池的動力學反應，導致其充放電速率低，即陰極充放電速度。不過，研究人員表示，已經通過找到一種最優的金屬組合，以確保離子均勻分布，克服了無鈷電池循環壽命短以及充放電速率低的問題。

 

       大多數鋰離子電池的陰極采用金屬離子組合，如鎳錳鈷（NMC）或鎳鈷鋁（NCA）。陰極成本大約占整個電池材料成本的一半，鈷則是最昂貴的成分，價格約為每噸28,500美元，比鎳、錳和鋁加起來還要貴，而且在大多數鋰離子電池陰極中的成分占10%至30%。

 

       研究人員表示：“在電池陰極中，鈷是儲量最少、成本最高的成分。我們正從電池中徹底去除它。”

 

       可以從原子角度觀察到研究人員取得了突破。在合成過程中，他們能夠確保各種金屬的離子可以在陰極的晶體結構中均勻分布。研究人員表示，當此類離子聚集在一起時，電池的性能就會下降，而這一問題一直困擾著此前研發的無鈷、高能量電池。通過確保此類離子均勻分布，研究人員能夠避免電池的性能損失。

 

       研究人員表示：“我們的目標是在保證電池性能和安全性的同時，只使用儲量豐富且價格低廉的金屬來替代鈷，并采用可立即進行擴展的工業合成工藝。”

 

       幾位研究人員與德克薩斯大學技術商業化辦公室（UT’s Office of Technology Commercialization）合作，成立了一家名為TexPower的初創公司，旨在將該技術推向市場。此外，這些研究人員還從美國能源部獲得資助，而能源部也一直在尋求減少對關鍵電池材料的進口依賴。

 

       業內已經開始大力推廣無鈷電池，最引人注目的就是特斯拉試圖去除其汽車電池中的鈷材料。隨著大型政府機構和私營企業都致力于減少對鈷的依賴，這一領域的競爭也日趨激烈。研究人員表示，他們通過創新，正確組合材料，精確控制材料的分布，解決了阻礙無鈷、高能量電池研發的問題。