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作為一種相對稀有且貴重的重金屬，鈷在當(dāng)今鋰電池中起著至關(guān)重要的作用。然而德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科學(xué)家們，已經(jīng)想到了一種完全未用到鈷元素、但性能又媲美傳統(tǒng)鋰電池的新型電極。除了節(jié)省制造成本，還對從事采礦工作的人員和環(huán)境保護(hù)都具有重要的意義。


據(jù)悉，鈷在整個充放電周期中具有出色的導(dǎo)電與耐久性。自問世以來，它一直是鋰電極的關(guān)鍵材料。

然而采礦行業(yè)對環(huán)境和工人健康的負(fù)面影響（接觸危險劑量的有毒金屬和自然景觀 / 水源的退化），已于近年遭到越來越多的抨擊。

有鑒于此，許多研究團(tuán)隊開始將目光瞄向更低成本、或具有更高的環(huán)保效益的替代電極材料上。其中包括 IBM 研發(fā)的一種實驗性電池，其特點是使用了從海水中提取的材料。

不過德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究團(tuán)隊，正在開發(fā)另一種完全不含鈷的新型電極結(jié)構(gòu)。

通常情況下，廠商會使用包括鈷、鎳、鋁在內(nèi)的金屬離子混合物來制造電極。其中最貴的莫過于鈷，甚至可占到整體成本的一半左右。

研究作者 Arumugam Manthiram 指出：“鈷是電池電極中含量最少、但又最昂貴的成分。好消息是，我們正在完全消除對它的依賴”。

通過調(diào)整配方，換用含鎳 89%、其余部分由錳、鋁補(bǔ)上的新型電極材料，研究團(tuán)隊已能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。

其中的關(guān)鍵，在于讓不同金屬的離子在合成過程中均勻分布在整個陰極上，以克服其它設(shè)計的主要缺點 —— 因為離子會在特定位置聚集，從而降低電池的性能。

新型電池結(jié)構(gòu)具有其它一些優(yōu)勢，比如較高的鎳含量可存儲更多的能量，意味著電動車?yán)锍?、或移動設(shè)備續(xù)航的進(jìn)一步增長。

Arumugam Manthiram 表示：“在不犧牲循環(huán)使用壽命的情況下，我們還提升了電池的能量密度和降低了成本”。

最后，為將這項技術(shù)推向市場，研究團(tuán)隊還成立了一家初創(chuàng)企業(yè)。有關(guān)這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）期刊上。


原標(biāo)題：High‐Nickel NMA: A Cobalt‐Free Alternative to NMC and NCA Cathodes for Lithium‐Ion Batteries