作為一種相對稀有且貴重的重金屬，鈷在當今鋰電池中起著至關重要的作用。然而德克薩斯大學奧斯汀分校的科學家們，已經想到了一種完全未用到鈷元素、但性能又媲美傳統鋰電池的新型電極。除了節省製造成本，還對從事採礦工作的人員和環境保護都具有重要的意義。

粉末樣品將製成無鈷電極（來自：UT Austin）

據悉，鈷在整個充放電週期中具有出色的導電與耐久性。自問世以來，它一直是鋰電極的關鍵材料。

然而採礦行業對環境和工人健康的負面影響（接觸危險劑量的有毒金屬和自然景觀/ 水源的退化），已於近年遭到越來越多的抨擊。

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

不過德克薩斯大學奧斯汀分校的研究團隊，正在開發另一種完全不含鈷的新型電極結構。

通常情況下，廠商會使用包括鈷、鎳、鋁在內的金屬離子混合物來製造電極。其中最貴的莫過於鈷，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”。

通過調整配方，換用含鎳89%、其餘部分由錳、鋁補上的新型電極材料，研究團隊已能夠實現這一目標。

其中的關鍵，在於讓不同金屬的離子在合成過程中均勻分佈在整個陰極上，以克服其它設計的主要缺點—— 因為離子會在特定位置聚集，從而降低電池的性能。

新型電池結構具有其它一些優勢，比如較高的鎳含量可存儲更多的能量，意味著電動車里程、或移動設備續航的進一步增長。

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

最後，為將這項技術推向市場，研究團隊還成立了一家初創企業。有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《先進材料》（Advanced Materials）期刊上。

原標題為《High‐Nickel NMA: A Cobalt‐Free Alternative to NMC and NCA Cathodes for Lithium‐Ion Batteries》。