Waarom wil de lithium-ionbatterij-industrie zo graag kobaltelementen verwijderen?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Dobavitelj prenosnih elektrarn

Kobalt vormt een vijfde van het kathodemateriaal voor lithiumionen. Meestal zijn er twee soorten: NMC (nikkel-mangaan-kobaltoxide) of NCA (nikkel-kobaltaluminiumoxide). Het kobalt in deze batterijen heeft een stabiele werking en het is mogelijk om kathodecorrosie van de batterij te voorkomen. Het kan ook de laadsnelheid van de batterij verhogen, maar deze grondstof is vrij duur en moeilijk te verkrijgen.

Daarnaast brengt kobalt ook enkele maatschappelijke problemen met zich mee. Bijna tweederde van het kobalt ter wereld wordt gewonnen in de Democratische Republiek Congo (Congo (Jin)), als secundair product voor grootschalige nikkel- en kopermijnen. Maar de Congo (Jin) heeft ook een groot team dat bestaat uit een groot aantal onafhankelijke of handgemaakte mijnwerkers, en zij worden effectief bediend zonder enige veiligheidscontrole.

Dit leidt tot een groot aantal schendingen van de mensenrechten in de Congo Cobalt Mine, waarbij ook gebruik wordt gemaakt van kinderarbeid. Mantiram en de door zijn collega&39;s ontwikkelde kathode hebben kobalt laten verdampen door nikkel toe te voegen. Berekend op gewicht, vertegenwoordigt nikkel 89% van het metaalgewicht in de kathode. Hun batterij combineert de ingrediënten van NMC- en NCA-kathodes en creëert zo een NMA-kathode (nikkel-mangaan-aluminiumoxide) zonder kobalt.

Mantiram zei dat het team weliswaar niet het eerste team is dat een kathode met kobalt of een hoog nikkelgehalte heeft ontwikkeld, maar dat dit wel het eerste team is dat geen batterij met een korte levensduur, lage energiedichtheid en lage- heeft. Gregless, technisch directeur van het Battery Laboratory van de Universiteit van Michigan, zei dat de kathodematerialen van Manthiram "een enorme voorgrond vertonen". Hij gelooft dat de kobaltbatterij ook meer detectiemogelijkheden biedt voor andere vergelijkbare kathodische chemische materialen, bijvoorbeeld de neiging van mangaan om op te lossen bij hoge temperaturen, maar de voorlopige detectie van de batterij is bemoedigend.

"Een kobaltvrij alternatief voor de concurrentie met elektroden die wel kobalt bevatten, dat is heel spannend. Ook Less) heeft hoge verwachtingen van deze batterij. Deze poedermonsters worden verwerkt tot een kobaltvrije katholic. Om dit doel te bereiken, gebruiken Manthiram en zijn team gespecialiseerde technieken om grondstoffen op nanoschaal te mengen.

Hierbij wordt een oplossing met nikkel-, mangaan- en aluminiumionen in de reactor gepompt en in de reactor gemengd met een andere oplossing die gebonden is aan metaalionen. Hierbij wordt een fijn gemengd poeder van een metaalhydroxide samen met lithiumhydroxide gecalcineerd om een ​​materiaal voor een kathode te vormen. Tijdens het hele proces worden de pompsnelheid en de temperatuur niet nauwkeurig geregeld om te garanderen dat het gegenereerde kathodemateriaal de juiste structuur en ingrediënten heeft.

Mantiram zei: "Het ontwerpen van een kathodecomponent vereist een zeer goede basiskennis van scheikunde. Maar uiteindelijk hebben we een manier gevonden om dit proces te controleren, zodat we op atomaire schaal kunnen mengen. Nadat Mandhersram en zijn team deze elementen succesvol hadden gemengd, plaatsten ze de kathode in een geteste lithium-ion-zakbatterij en de anode gebruikte traditionele grafietelektroden.

Tijdens het detectieproces ontdekten ze dat hun prestaties, bij verschillende laadsnelheden en honderden laadcycli, vergelijkbaar zijn met die van de commercieel verkrijgbare lithium-ionbatterij. Hoewel de energiedichtheid van de kobaltcobiose iets lager is, kan het wel minder lithiumionen opslaan. Mantiram denkt dit gat echter te kunnen dichten door de chemische samenstelling verder te perfectioneren. Van theorie tot de commerciële competitie van commercieel verkrijgbare cobi-vrije batterijen, het is in volle gang en hij richt zich erop om de batterij uit het laboratorium te halen en in de echte wereld te brengen.

Mantiram heeft onlangs TexPower opgericht om de commercialisering van batterijkathodes te realiseren. Hij zei dat het, gezien de huidige trend, eenvoudig te combineren zou zijn met bestaande batterijproductieprocessen. Deze kobaltelektrode kan worden gebruikt in een reeks batterijen, zoals in elektronische consumentenproducten, elektrische voertuigen en energienetwerken.

Mantiram hoopt dat zijn corticale cockpine binnen een paar jaar op de markt kan komen. Hij is echter niet de enige ontdekkingsreiziger in deze categorie. Een startup genaamd Sparkz heeft onlangs toestemming gekregen van het Oak Ridge National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie om de technologie te commercialiseren.

Ook oude bedrijven zoals Panasonic concurreren om het kobaltgehalte in de batterij te verlagen. Elonmusk hoopt dat Tesla cobitable batterijen kan gebruiken in Tesla, en er wordt verwacht dat veel experts in de sector volgende maand de Batteryday-activiteit bij Tesla zullen aankondigen voor lithium-ionen met een laag kobaltgehalte. Batterij kapot.

Zal de kobalthoudende batterij echter op korte termijn worden vervangen? De kobalt kobalt kan echter ook enige tijd hebben om de voormalige voorzitter van het Cobalt Institute (Cobaltinstitute), de huidige consultant DavidWeight, te vertegenwoordigen. Naast de stabiliteits- en prestatievoordelen van dit metaal ten opzichte van lithium-ionbatterijen, besteden bedrijven die lithium-ionbatterijen produceren een paar jaar en miljarden dollars aan de verbetering van het kobalt. Dit betekent dat nieuwe deelnemers de traagheid van veel sectoren niet kunnen overwinnen.

Weight zei: "Voordat we een eigen bedrijf kunnen beginnen, moeten we nog een lange weg afleggen naar de toekomst. Het zal niet zo zijn dat we overstappen op een nieuwe technologie. In de nabije toekomst zal kobalt nog lang in de batterij aanwezig zijn.

Volgens een recent rapport van de Wereldbank zal de kobaltproductie de afgelopen decennia niet meer dan 500% bedragen om aan de toenemende vraag naar lithium-ionbatterijen te kunnen voldoen. Volgens Weight kan alleen de Democratische Republiek Congo niet aan deze behoefte voldoen en zijn er wereldwijd meerdere bedrijven die onderzoek doen naar kobalt om verdere open mijnbouw mogelijk te maken. Momenteel bevindt het grootste kobaltertsveld zich in de zee, hoewel diepzeemijnbouw nog steeds een controversieel onderwerp is.

Maar zelfs als bewezen is dat de levering geen probleem is, kan kobalt lithium-ionbatterijen nog steeds goedkoper, giftiger en moreler maken dan ooit.