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    “One-Pot工藝”提供更清潔的陰極制造

    放大字體  縮小字體 發布日期:2022-10-28
     

    左:Nano One研發總監Lida Hadidi

    右:Nano One首席技術官Stephen Campbell

    Nano One的系統可以簡化陰極生產,并且可以改善更可持續鋰離子電池的成本和性能。

    世界各國領導人正在推動采用電動汽車來阻止氣候變化。然而,電動汽車電池的制造使用對環境有重大影響的材料和制造工藝,這導致科學家們嘗試尋找與采用新技術,以創造更可持續的解決方案。

    Nano One已經參與其中。這家總部位于加拿大的公司的目標是提高用于鋰離子電池的更可持續的陰極的成本和性能。

    根據Nano One的網站信息,其核心任務是創建全球新一代電池材料生產的領先平臺。公司正在開發一種稱為One-Pot工藝的制造技術。該工藝簡化新型陰極材料的生產,從而降低成本,同時提高電池性能。

    簡化制造

    鋰離子電池技術如今無處不在,鋰通過多晶結構在陰極中循環。然而,陰極在電池內部更容易發生其他反應,這會威脅到設備的健康與壽命。

    科學人員通過對多晶結構的陰極包覆材料,以阻止不必要的反應,從而解決了這個問題。然而,該工藝增加了電池整體制造的復雜性和成本。此外,隨著時間的推移,充電損壞涂層,使電池暴露副反應中,而涂層就是為了阻止發生類似的事。

    使用單晶體材料的陰極可以減少這種損害,然而制造它們增添了制造的成本與復雜性。Nano One表示,通過涂有鈮的的納米級晶體來形成陰極來解決這兩個問題,他們將兩種工藝結合在一起,因此被稱為“One-Pot”。

     

    Nano One圖解說明其工藝是如何簡化陰極生產,同時減少浪費的。

    該公司表示,工藝將鋰與涂層和其他金屬混合成前體粉末。然后在窯中加熱轉化為涂敷的單納米晶體,而無序額外在當前陰極制造過程中的增條額外步驟。

    Nano One表示,鈮涂層保護陰極免受有害副反應的影響,否則會導致性能快速下降??偠灾?,One-Pot工藝簡化步驟,并消除了浪費的副產品,同時可以使陰極壽命更長、性能更好。

    材料兼容性

    目前,有兩種陰極活性材料用于鋰離子電池。最常見的是鋰、鎳、錳、鈷鋰化過渡金屬氧化物,被稱為NMC。

    另一種活性材料是磷酸鐵鋰,使用范圍較少,其中包含鋰、鐵與磷,被稱為LFP。研究人員表示,這種活性材料很可能會得到更廣泛的應用,因為與鎳鈷錳電池中使用的金屬相比,鐵的成本更低,供應鏈受限更少,使用這種材料的陰極也更加安全耐用。

    然而,磷酸鐵鋰基陰極的其中一個缺點是它們不能像鎳錳鈷氧化物一樣導電,這一特性對電池內部的功能是至關重要的。然而,他們表示,科學人員通過用導電碳涂層來解決這個問題,成為了這種陰極的標準。

    研究人員認為鎳錳鈷陰極將成為長途電動汽車應用的標準,而那些使用磷酸鐵鋰的將更適合工業、可再生能源儲存以及大眾市場短距離和中長距離城市車輛中更重負荷、成本敏感的應用。Nano One認為One-Pot工藝可適用于這兩種類型的陰極。

    Nano One目前正在大規模擴展北美、歐洲以及其他新興國家的商業化平臺。該公司正在收購Johnson Matthey Battery Materials Canada,并宣布與Rio Tinto和巴斯夫合作。最近,該公司從加拿大可持續發展技術(SDTC)和不列顛哥倫比亞省創新清潔能源(BC-ICE)基金獲得了180萬加元的資金,用于該技術發展的第四個也是最后一個里程碑。

     

    中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯

    2022.10.28


     
    關于我們:中國化學與物理電源行業協會(China Industrial Association of Power Sources,縮寫:CIAPS) 是由電池行業企(事)業單位自愿組成的全國性、行業性、非營利性的社會組織。協會成立于1989年12月,現有530多家會員單位,下設堿性蓄電池與新型化學電源分會、酸性蓄電池分會、鋰電池分會、太陽能光伏分會、干電池工作委員會、電源配件分會、移動電源分會、儲能應用分會、動力電池應用分會和電池隔膜分會等十個分支機構。
    本會專業范圍包括:鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、氫鎳蓄電池、鋅錳堿錳電池、鋰一次電池、鋰離子電池、太陽電池、燃料電池、鋅銀電池、熱電池、超級電容器、溫差發電器及其他各種新型電池、電池系統解決方案,以及各類電池用原材料、零配件、生產設備、測試儀器和電池管理系統等。

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