中国粉体网讯 在昨天与今天电动车辆和电子小物件用动力装置的竞赛中，镍日益成为下一代可充电锂离子电池不可或缺的组成部分。
镍金属氢化物电池主宰着混合动力汽车市场的发展，并且将继续成为消费者对可充电家庭电池的选择。但最具潜力的镍基电池技术有可能采用创新的阴极材料，这将使得锂离子电池更强劲、更耐用且更安全。
这些材料，即NCM或NMC（可互换名称参照是否存在镍氧化物、钴氧化物和锰氧化物）在十年前便已推出，作为锂钴氧化物的替代品，这通常用于锂离子电池。这种转换的一个诱因便是成本：与镍相比，钴更加稀有，通常更为昂贵。
采用NCM化学过程的锂离子也有着更高的能量密度，即基于其重量或容积所能够存储的能量总量。“能量密度越大，电池就越轻薄，”芝加哥附近的美国能源部阿尔贡国家实验室材料科学家及锂离子电池专家Daniel Abraham这样说。
▲阿尔贡国立实验室的科学带头人Daniel Abraham进行了锂离子电池方面的研究。
镍通过弥补电池在充放电时的电子损失或增益，在提升能量密度方面起着至关重要的作用。“镍的氧化状态是可逆的，”Abraham解释说，“材料的这种可逆特征能够让电池“循环”成千上万次。”他补充道，添加锰（在某些电池中添加铝）可以改进内部化学过程的稳定性和安全性。
“这是全球增长最快速的阴极”，巴斯夫(BASF) Battery Materials – Ovonic公司的副总裁及常务董事Michael Fetcenko断言道。BASF生产三种型式的NCM阴极材料，其中镍占到阴极总量的三分之一到二分之一。公司被授权生产在阿尔贡实验室开发的NCM，而亚伯拉罕及其他科学家则致力于研究改进其性能的方式。“我们专注于这一化学过程，以期延长这些电池的寿命、降低成本，并且改善安全特征。”亚伯拉罕说。
更凉更安全
加拿大哈利法克斯达尔豪斯大学化学物理系的先进材料教授Jeff Dahn同样也强调了镍基阴极的安全优势。他注意到，当锂离子电池的尺寸增大时，也会增加过热风险。这是由于在高温下，锂离子电池材料会变得不稳定，并且会将氧气释放到易燃的电解液中。
“这有点类似于经由加热的汽油来析出氧气，”Dahn解释说。“你一定不想这么做。因此一定要挑选释放最少量氧气的阳极材料（以可控温度）。他补充道，”在开始释放氧气的温度下，NCM 能够比锂钴氧化物提供更多的热余裕。”
Dahn引用了于今年早些时候波音公司新型787梦幻飞机在出现一系列电子问题之后的临时停飞，这包括过热以及起火的锂离子电池。在飞机的电子设备舱中使用锂钴氧化物电池或许是个拙劣的选择，”他说。“本有更加安全的材料可供选择。”
但是这种故障极为罕见，并且轻质和高能输出使得锂离子电池成为便携式装置如便携式计算机、移动电话和动力工具的选择。Fetcenko承认，“在重量至上的应用领域，锂就是主宰。”
（中国粉体网编辑整理/长安）
注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！
