新能源汽車的快速發(fā)展,整個行業(yè)對鋰、鎳、鈷鈷金屬的需求將進一步增加。然而,就金屬公司而言,全球礦產儲量非常有限,集中在非洲國家剛果,該國全年局勢不穩(wěn)定。學術界和工業(yè)界一直試圖找出三元材料中CO的最低含量限制在哪里,以盡量減少新能源汽車工業(yè)對金屬CO的依賴。
在三元體系之中,不同的元素對材料的物理和化學性質有不同的意義,沒有確鑿證據表明鎳含量高的NCA之中需要鈷(例如,當1-x-y大于0.9時)。鋁、錳或鎂等元素也可用于提高結構穩(wěn)定性和熱安全性。然而,我們相信鈷可以穩(wěn)定材料結構。CO含量的加入可以有效地減少陽離子的混合放電,降低材料的阻抗值,特別是對于提高材料的導電性、提高放大性能和降低電池的內阻具有重要意義。
無鈷方法包括:用具有類似用途的其他元素代替鈷;多材料系統(tǒng)的耦合;使用陰離子氧化還原對;精細調節(jié)高鎳材料等無鈷是一個重要的研究目標,但也應注意性能指標。三元材料之中的鈷不能在短時間之內完全被取代。此外,新能源,特別是在動力鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展之中,對其他無鈷材料也保持著持續(xù)的關注和應用。正如中國科學院院士歐陽明高所說,動力鋰電池有三個發(fā)展趨勢。
在材料和體系之上進行創(chuàng)新,從有機液體電解質到無機固體電解質;電解液抗氧化性的提高或高壓固體電解液的應用將為尖晶石鎳錳高壓二元材料的應用提供幫助。該材料在成本、速率性能和循環(huán)性能方面具有明顯的優(yōu)勢。未來隨著電解液等主要材料的發(fā)展,有可能擴大其市場應用范圍;在低鈷的基礎之上,通過物料回收建立完整的生產回收產業(yè)鏈體系,可以進一步降低三元陰極材料中鈷的使用成本。
最近流行的無模塊電池組和刀片式電池是設計創(chuàng)新的典型代表。該技術的應用有望大大改善磷酸鐵鋰電池能量密度低、續(xù)航里程短的缺點。從超過分析可以看出,三元材料體系的絕對無鈷法無論在學術研究還是工業(yè)化批量生產之中都不成熟。綜合考慮性能和成本,通過對高鎳材料成分、煅燒溫度和燒結氣氛的微調,實現相對無鈷的高鎳和低鈷材料是可行的。