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        鈕扣鋰電池的后“鈷”時代,原料價格飛漲催生電池新技術進
        - 2018-12-22-

               1980年,牛津大學的John Goodenough發明了第一個需要鈷的鋰離子充電電池。實驗表明,鈷具有很高的能量密度,特別適用于需要大量能量的小型電池。Goodenough通過加熱鉛的部分來提煉鈷。

               如今,大多數商用鈕扣鋰電池都使用鈷,但價格昂貴。為此目的,它創造了一個黑人利益鏈:侵犯人權,包括在采礦中雇用童工,在剛果共和國長期存在。電子和電動汽車公司一直不愿為制造成本高昂,也不愿參與當地侵犯人權的活動,因此它們在電池中使用的鈷越來越少。特斯拉的電池供應商松下(panasonic)上個月晚些時候宣布,正在開發不需要鈷的電池。像開發出無鈷電池的Goodenough這樣的研究機構,也在幫助松下。

               電池有正極(通常是石墨)和負極(鋰、鈷和氧的混合物)。在電動汽車中,電池組的負極往往比電子產品含有更多的鎳,從而減少了鈷的使用,但它的加工成本更高,而且更有可能在飛機上引發火災,就像三星Note 7那樣。相比之下,鈷的外層軌道有成對的電子,這意味著它體積小,密度大,容易形成形成層。

               但包括Goodenough在內的新一代電池研究人員正轉向錳和鐵等材料。與分層結構不同,這些元素形成了“巖鹽”結構。含有巖鹽的負極已經在一些裝置中得到應用,但巖鹽的結構并沒有鈷或鎳那樣的高能量密度。

               研究人員和公司已經準備好了替代方案。得克薩斯大學(university of Texas)工程學教授古德納克(Goodenough)表示:“由于鈷價格昂貴,企業試圖不在電池制造中使用它?!扁挼膬r格在過去兩年中翻了兩番。目前市場上大部分鈷都用在便攜式電子設備上,未來電動汽車的電池組對鈷的需求將是手機的近1000倍。隨著全球氣候變暖,越來越多的人用電動汽車代替內燃機。這對地球有好處,但它確實推高了鈷的價格。

               鈷是鎳和銅等其他金屬生產的副產品,但它也以自身的形式存在于地殼中,主要存在于剛果民主共和國的礦山中。2016年,《華盛頓郵報》(Washington post)對之前不透明的鈷供應鏈進行了調查,發現存在童工和缺乏必要的采礦設備。

               當然,還有其他方法可以避免危險的采礦情況:回收鈷。但美國麻省理工學院(mit)能源研究專家埃爾莎?奧利維蒂(Elsa Olivetti)表示,由于鋰離子電池壽命長,電子產品需求不斷增長,未來10年購買鋰離子電池的人數將大幅增加。去年10月,她發表了一篇文章,結論是鈷供應將迅速增長,以滿足未來幾年的需求,尤其是隨著電動汽車的崛起。她寫道,盡管過去8個月里新型陰極材料和開源鈷的開發取得了進展,“鈷電極仍然存在,對研究很有價值?!钡挼氖褂靡呀浿饾u減少,”他說,使用穩定、高能量的金屬,如磷和鐵來制造陰極。

               現年96歲的Goodenough仍在考慮鈷。盡管他已經開發出一種不需要鈷的電池,但他認為鈷鋰電池永遠不會消失。盡管生產成本較高,但他早年設計的鋰電池仍有很大的應用潛力。

         

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