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

[资讯] 马斯克辞任特斯拉总裁 并在3年内不再担任

马斯克辞任特斯拉总裁 并在3年内不再担任

特斯拉CEO、创始人伊隆·马斯克与美国证券交易委员会(SEC)达成和解。 ......

关键字:特斯拉 马斯克 电动汽车

[资讯] 起亚KX3最大续航可达380公里 你期待吗?

起亚KX3最大续航可达380公里 你期待吗?

KX3是起亚旗下紧凑级SUV,目前在售产品仅有汽油版,年内企业将基于该车打造纯电动版车型。近日,网上曝光一组起亚KX3纯电动版实车图,新车前脸采用全新家族式设计,整体更具辨识度。动力将搭载型号为36500-0E200电动机,最大续航有望达3......

关键字:电动汽车 起亚 KX3

[资讯] 特斯拉落户上海临港 规划年产50万辆纯电动整车 将成上海最大外资制造业项目

特斯拉落户上海临港 规划年产50万辆纯电动整车 将成上海最大外资制造业项目

特斯拉公司(Tesla)与上海临港管委会、临港集团10日共同签署了纯电动车项目投资协议。 ......

关键字:电动汽车 特斯拉 上海

[资讯] 变废为宝!江苏“光储充”一体化充电站投运

变废为宝!江苏“光储充”一体化充电站投运

日前,在江苏南京市六合服务区(长春方向),记者看到4个崭新的小车充电车位整齐地排列在巨大的光伏面板下,每个车位旁配有一个充电桩,一台黑色的电动汽车正在充电。 ......

关键字:电动汽车 电池 光伏储能

[资讯] 内忧外患!将考验国产动力电池企业

内忧外患!将考验国产动力电池企业

据报道指在中国计划于2020年完全取消对电动汽车的补贴,国内动力电池企业获得的扶持将大幅度减少,韩国电池企业预见到这种机会正计划在中国市场展开投资建设电池工厂,希望分羹,这对中国的动力电池企业来说将迎来极大的挑战。 ......

关键字:动力电池 电动汽车 新能源汽车

[猎聘集] 面试过900+工程师的HR自述,手把手教你看破面试中的套路

面试过900+工程师的HR自述,手把手教你看破面试中的套路

技术面试常常有很多坑,不管是对面试官还是面试者来说,都是如此。这篇文章可以让技术面试官规避很多面试过程中可能出现的问题,也可以给即将参与技术面试的面试者一定的启发。......

关键字:技术面试

[真心话] 裁员23%,VR市场转冷让HTC压力山大

裁员23%,VR市场转冷让HTC压力山大

在经历了连续几个季度的亏损后,7月2日晚间,HTC宣布启动组织优化政策,将于今年9月底之前裁员1500人。HTC表示,此项优化台湾制造部门的计划将使公司得以进行更加有效和灵活的资源管理,这次裁员是为了确保产能与市......

关键字:VR HTC 虚拟现实

[趣科技] 接近绝对零度:世界上最冷的电子芯片

接近绝对零度:世界上最冷的电子芯片

不过,科学家从未停止尝试。巴塞尔大学的物理学家曾经提出,利用磁冷却使纳米电子设备的温度降到接近绝对零度,这种方法能够实现破纪录的低温。磁冷却的原理是这样的:在绝热条件下,当外加磁场逐渐减小时,系统会渐渐冷却。在减小磁场前,磁化产生的热量需要......

关键字:电子芯片 绝对零度

[新鲜事] 康宁“大猩猩玻璃新对手!三星开发出可弯曲“摔不碎”屏幕

康宁“大猩猩玻璃新对手!三星开发出可弯曲“摔不碎”屏幕

北京时间7月26日晚间消息,三星今日宣布,近期研发出一种“不破碎”的柔性显示面板,预计很快用于智能手机和其他消费电子产品中。对于传统的智能手机屏幕,其上面通常被玻璃覆盖,因此容易开裂或破碎。而三......

关键字:三星 康宁 显示屏

[真心话] 工程师中大热的的“技术型复合人才”究竟是什么?

工程师中大热的的“技术型复合人才”究竟是什么?

经过半年的工作和学习,突然想到以前在哪里听说,技术型复合人才比较抢手。单从技术角度看,我认为在任何科技领域,除了能够出色完成自己手中的工作外,还能帮助两个、多个研发人员甚至整个团队解决从理论、方案到工程实现中所面临各种难题,这样的人才应该能......

关键字:工程师
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