Kelas baru katoda bebas kobalt dapat meningkatkan kepadatan energi baterai lithium-ion generasi berikutnya
Energy

Kelas baru katoda bebas kobalt dapat meningkatkan kepadatan energi baterai lithium-ion generasi berikutnya


Peneliti Laboratorium Nasional Oak Ridge telah mengembangkan kelas baru katoda bebas kobalt yang disebut NFA yang sedang diselidiki untuk membuat baterai lithium-ion untuk kendaraan listrik. Kredit: Andy Sproles / ORNL, Departemen Energi AS

Peneliti Laboratorium Nasional Oak Ridge telah mengembangkan keluarga katoda baru dengan potensi untuk menggantikan katoda berbasis kobalt yang mahal biasanya ditemukan dalam baterai lithium-ion saat ini yang menggerakkan kendaraan listrik dan elektronik konsumen.

Kelas baru yang disebut NFA, yang merupakan singkatan dari katoda berbasis nikel, besi dan aluminium, merupakan turunan dari litium nikel dan dapat digunakan untuk membuat elektroda positif dari baterai lithium-ion. Katoda baru ini dirancang untuk pengisian cepat, padat energi, hemat biaya, dan tahan lama.

Dengan meningkatnya produksi elektronik portabel dan kendaraan listrik di seluruh dunia, permintaan baterai lithium-ion sangat tinggi. Menurut Ilias Belharouak, ilmuwan ORNL yang memimpin penelitian dan pengembangan NFA, lebih dari 100 juta kendaraan listrik diantisipasi akan berada di jalan pada tahun 2030. Cobalt adalah logam yang saat ini dibutuhkan untuk katoda yang merupakan bagian penting dari sebuah lithium-ion biaya baterai.

Cobalt jarang ditemukan dan sebagian besar ditambang di luar negeri, sehingga sulit untuk memperoleh dan memproduksi katoda. Hasilnya, menemukan bahan alternatif selain kobalt yang dapat diproduksi dengan biaya yang efektif telah menjadi prioritas penelitian baterai lithium-ion.

Ilmuwan ORNL menguji kinerja katoda kelas NFA dan menentukan bahwa mereka adalah pengganti yang menjanjikan untuk katoda berbasis kobalt, seperti yang dijelaskan dalam Material Lanjutan dan Jurnal Sumber Daya. Para peneliti menggunakan difraksi neutron, spektroskopi Mossbauer dan teknik karakterisasi lanjutan lainnya untuk menyelidiki struktur atom dan mikro NFA serta sifat elektrokimia.

“Penyelidikan kami terhadap perilaku pengisian dan pemakaian NFA menunjukkan bahwa katoda ini mengalami reaksi elektrokimia yang serupa dengan katoda berbasis kobalt dan memberikan kapasitas spesifik yang cukup tinggi untuk memenuhi tuntutan kepadatan energi baterai,” kata Belharouak.

Meskipun penelitian tentang kelas NFA masih dalam tahap awal, Belharouak mengatakan bahwa hasil awal timnya hingga saat ini menunjukkan bahwa kobalt mungkin tidak diperlukan untuk baterai lithium-ion generasi berikutnya.

“Kami sedang mengembangkan katoda yang memiliki karakteristik elektrokimia yang serupa atau lebih baik dari katoda berbasis kobalt dengan menggunakan bahan baku yang lebih murah,” ujarnya.

Belharouak menambahkan bahwa NFA tidak hanya bekerja sebaik katoda berbasis kobalt, tetapi proses pembuatan katoda NFA dapat diintegrasikan ke dalam proses pembuatan katoda global yang ada.

“Lithium nikel telah lama diteliti sebagai bahan pilihan pembuatan katoda, tetapi mengalami ketidakstabilan struktural dan elektrokimia intrinsik,” katanya. “Dalam penelitian kami, kami mengganti beberapa nikel dengan besi dan aluminium untuk meningkatkan stabilitas katoda. Besi dan aluminium adalah bahan yang hemat biaya, berkelanjutan dan ramah lingkungan.”

Penelitian dan pengembangan masa depan pada kelas NFA akan mencakup pengujian bahan dalam sel format besar untuk memvalidasi hasil skala laboratorium dan lebih jauh mengeksplorasi kesesuaian katoda ini untuk digunakan dalam kendaraan listrik.


Metode ramah lingkungan dapat menurunkan biaya untuk mendaur ulang baterai lithium-ion


Informasi lebih lanjut:
Nitin Muralidharan dkk, LiNixFeyAlzO2, bahan katoda berlapis bebas kobalt baru untuk baterai Li-ion tingkat lanjut, Jurnal Sumber Daya (2020). DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2020.228389

Nitin Muralidharan dkk. Lithium Iron Aluminium Nickelate, LiNi x Fe y Al z O 2 —Katoda Berkelanjutan Baru untuk Baterai Li-Ion Bebas Cobalt Generasi Berikutnya, Material Lanjutan (2020). DOI: 10.1002 / adma.202002960

Disediakan oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge

Kutipan: Katoda bebas kobalt kelas baru dapat meningkatkan kepadatan energi baterai lithium-ion generasi berikutnya (2020, 19 Desember) diambil 19 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-class-cobalt-free -cathodes-energy-density.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK