由于电动汽车市场的快速增长和电池存储发电厂的广泛部署,全球对锂离子(Li-ion)电池的需求已腾飞。 但是,世界各地的科学家正在继续寻找更好,更便宜和更环保的电池材料成分。当前,用于锂离子电池的正极材料包含钴,钴是昂贵且稀有的金属。IBM Research最近宣布,其电池研究部门已开发出一种完全不含钴和镍的电池。相反,替代成分包括可以从海水和新型电解质中收集的三种材料。
这种新电池的创建是IBM Research,汽车制造商Mercedes-Benz,电解质供应商Central Glass和电池制造商Sidus的共同努力。他们的目标是创造一种完全不同的电池技术,该技术可以达到相同或更高的性能水平,同时放弃使用有毒且昂贵的金属(例如钴和镍)。IBM Research尚未披露似乎在海水中大量可用的三种特殊材料的名称。除了具有低易燃性以外,关于新电解质的信息也很少。
除了不含稀有金属外,这种新型电池在各个方面似乎都是对传统锂离子电池的改进:更高的能效,更快的充电速度和更低的成本。只需不到五分钟即可达到80%的电量。在性能方面,IBM Research及其合作伙伴开发的电池具有高于10,000W / L的功率密度和约800Wh / L的能量密度。相反,目前市场上的锂离子电池的能量密度范围为250至730Wh / L。
技术部门对钴的需求不断增长也成为越来越有争议的问题,因为这种金属的主要来源来自中非监管不善的矿山。实际上,刚果民主共和国目前占全球供应量的60%以上。近年来,关于事故和死亡的消息传开了,涉及这些矿场的童工几乎没有工作。就在12月16日,非政府组织国际权利倡导者代表14个刚果族家庭对特斯拉,苹果,微软,Alphabet和戴尔提起了集体诉讼,这些族裔的孩子在钴矿中丧生或受伤。这五家技术巨头被指控尽管有能力进行调查,但未能调查其供应链中非法和不道德来源的钴。
BM Research表示,将海水中的三种阴极材料与低易燃电解质结合使用,实际上对抑制锂枝晶的形成非常有效。由于锂是高活性元素,因此锂离子在充电和放电过程中很容易沉积在电池的电极上。锂离子不均匀的团块最终会变成树枝状晶体,或在电池内部像触手一样生长。树突会刺穿电池的隔膜,从而增加发生故障和起火的风险。电池科学家长期以来一直试图制定一些防止枝晶生长的解决方案。IBM Research实验室开发的替代电池组成可能能够有效解决此问题。
目前,尚无明确计划将海水电池商业化。希望IBM Research及其合作伙伴之间的持续合作将在不久的将来为该技术带来更多好消息。