您现在的位置是:首页 > 数字电源 > 技术解析

锂电池的后“钴”时代 原料价格飞涨催生电池新技术进化

时间:2018-06-13 来源:DeepTech深科技

1980年,John Goodenough于牛津发明了第一块需要钴的锂离子充电电池。实验证明,钴的能量密度非常高,特别适合体积小却需要大能量的电池。Goodenough通过加热前导部分的方式,自己来提炼钴。

本文引用地址: http://power.21ic.com//digi/technical/201806/66166.html

今天,大多数商用锂离子电池都采用了钴,但是它造价昂贵。为此,它衍生出了黑色的利益链条:很长一段时间,在刚果共和国存在着侵犯人权的情况,包括雇佣童工采矿的行为。电子设备和电动汽车公司不愿支付大价钱用于制造生产,亦不愿意参与当地的对人权剥削的行动,所以他们逐渐减少电池中钴的使用量。特斯拉的电池供应商松下公司在上月底宣布,他们正在开发不需要钴的电池。已经研发出无钴电池的Goodenough等研究人员也在给松下公司提供帮助。

电池有一个负极材料,通常是石墨,以及一个正极材料,由锂,钴和氧组成的合成物。在电动汽车的电池组中,负极材料部分往往含有比电子产品更多的镍成分,这虽然减少了钴的使用,但却带来了更高的处理成本而且更容易在飞机上引起火灾——例如三星Note7中的那块电池。相比之下,钴原子外轨上的电子是成对分布的,这意味着它小而致密,并且容易形成层状。

但包括Goodenough在内的新一代电池研究人员正在转向对锰和铁等材料的研究。不同于层状结构,这些元素会形成一种“岩盐”(rocksalt)结构。含有岩盐的负极已经在某些装置中被使用,但目前岩盐结构还没有具有与钴或镍相同的高能量密度。

研究人员和公司已准备好替代方案。“因为钴的价格昂贵,所以公司尽量不去在电池制造中使用它”,德克萨斯大学工程教授的Goodenough这样说道。在过去的两年中,钴的价格翻了两番。现阶段,便携式电子设备使用了市场上的大部分钴,而未来电动汽车电池组对于钴的需求量将比手机高出近1000倍。随着全球气候变暖,越来越多的人正在将内燃机驱动汽车更换成电动汽车。虽然这对地球来说是件好事,但着实推高了钴的价格。

钴是镍和铜等其他金属生产过程中的副产品,但它也以自身的形式存在于地壳中,主要分布在刚果民主共和国的矿山处。2016年,华盛顿邮报对过去不透明的钴供应链进行了调查,揭露了雇佣童工和缺乏必要开采设备的情况。

诚然,也有其它的方式来避免危险开采的情况:回收利用钴。但是,因为锂离子电池的寿命很长,且人们对电子产品需求会越来越高,所以在未来10年购买锂离子电池的人会显著增加,来自麻省理工学院的能源研究专家Elsa Olivetti表示。去年十月,她发表了一篇文章,得出的结论是钴的供应将迅速增长,以满足未来几年的需求,特别是随着电动汽车的兴起。尽管针对新负极材料的研发和过去八个月钴元素的开源取得进展,她仍然写道:“目前来看,钴类电极依然有存在且被研究的价值。但人们已经开始逐渐减少对于钴元素的使用”,用磷和铁等稳定的、能量密集的金属来制造电池负极将是未来的趋势。

除了分层状和岩盐结构的电池之外,研究人员正在研发固态电池。这类电池可能需要更多的锂,但不一定是钴,并且比现有的锂离子电池要安全得多。宝马、丰田、和本田等汽车公司正在研究这些电池,但Olivetti认为该技术不会满足2025年的市场需求。在此之前,公司将尝试减少含钴电池的使用。苹果和三星等公司已加入Responsible CobaltInitiative计划,承诺改善在钴的生产过程中产生的环境污染和恶劣社会影响。最近,苹果公司已经开始直接从矿工处购买钴元素,以确保钴供应商的生产安全条件达到行业要求水平。

96岁高龄的Goodenough依然考虑着钴的应用。尽管他已经开发出一块不需要钴的电池,他仍然不认为使用钴的锂电池会从此退出历史舞台。尽管生产成本高昂,他早年设计的锂电池依然有着非常不错的应用潜力。

换一批

延伸阅读

[新鲜事] 福特新专利:在电动汽车B柱上嵌入一排按键 可显示剩余电量

福特新专利:在电动汽车B柱上嵌入一排按键 可显示剩余电量

福特有一项在汽车 B 柱上嵌入按键的特殊设计,部分车主也对此表示了欢迎。但在获得了一项新专利之后,其有望迎来某些附加技能。这项专利描述了一种在电动汽车 B 柱上嵌入一排按键的设计,而它的另一功能是显示车子的剩余电量(或者充电百分比)。当然,......

关键字:福特 电动汽车

[新鲜事] 创新感消退的CES2017 电动汽车和智能语音助手成了会展的重头戏

创新感消退的CES2017 电动汽车和智能语音助手成了会展的重头戏

历时4天的2017年度CES即将结束。回顾这届展会上的产品和技术,依然是去年就在热炒的老面孔:VR/AR、自动驾驶、智能语音助手、AI、智能家居、无人机等等。迈入第50个年头的CES,让人开始觉得创新乏力。 ......

关键字:CES2017 电动汽车 智能语音

[新鲜事] 三星SDI电池与特斯拉对手Lucid Motors签下电池供应协议

三星SDI电池与特斯拉对手Lucid Motors签下电池供应协议

在经历了NOTE 7爆炸门后,SDI电池还能签下硅谷电动汽车创业公司,这不得不说三星的厉害。相比于特斯拉同松下一起造超级电池工厂,Lucid Motors电动汽车的方案更简单粗暴,不过特斯拉画的饼更大一些——建造......

关键字:三星 SDI 电池 电动汽车

[真心话] 这是要干掉特斯拉,奔驰拟发布9款电动汽车

这是要干掉特斯拉,奔驰拟发布9款电动汽车

自从纯电动汽车因为特斯拉一炮走红之后,各大传统汽车厂商纷纷都推出了自家的纯电动车计划,而在保时捷和奥迪之后,最近戴姆勒的纯电动车项目也浮出了水面,而且还不止一辆。来自国外媒体的报道称,这家德国老牌汽车......

关键字:奔驰 特斯拉 电动汽车

[趣科技] 特斯拉宣布电池寿命延长一倍,技术突破提前了四年!

特斯拉宣布电池寿命延长一倍,技术突破提前了四年!

据报道,在与特斯拉进行新研究合作近一年后,电池研究员杰夫·达恩(Jeff Dahn)开始不断巡回演讲,介绍自己团队最近取得的进展。上周,有媒体报道了他在3月份的国际电池研讨会(International Battery Seminar)上......

关键字:新能源汽车 电动汽车 自然科学

[新鲜事] "苹果"找到了'橙子',传苹果电动汽车将采用韩国空心电池技术

电池对于电动汽车来说是非常关键的一个因素,在三电系统中也处于核心地位,可以说是电动汽车的命脉所在。哪家车企掌握了电池技术,才会在市场中掌握最核心的竞争力。对于任何一家开发电动汽车产品的公司来说,他们都......

关键字:苹果 电动汽车 电池

[新鲜事] IHS碰撞测试:特斯拉没有拿到最高评级,最安全的汽车是它

IHS碰撞测试:特斯拉没有拿到最高评级,最安全的汽车是它

美国高速公路安全保险协会(Insurance Institute for Highway Safety)测试发现,特斯拉电动汽车没有获得最高防碰撞评级,两款插电式混合动力汽车评分最高。在碰撞测试中,特斯拉Model S没有拿到最高评级,因为......

关键字:特斯拉 汽车 电动汽车 IHS
发表评论 共有条评论
用户名: 验证码:

精确稳定 让平均电流法帮你实现模块电源并联

精确稳定 让平均电流法帮你实现模块电源并联

今天要为大家介绍的是平均电流法,这种方法能够精确稳定的帮助工程师实现电源模块的并……

九款最简单的电子镇流器电路图原理图分析

九款最简单的电子镇流器电路图原理图分析

从工作原理而言,电子镇流器是一个电源变换电路,它将交流输入市电电源的波形、频率和……

干货|交流接触器常用接线电路图和实物图

干货|交流接触器常用接线电路图和实物图

今天分享一些电气知识中的交流接触器常用接线电路图和实物图,从简单到复杂。

……

项目外包