钴该如何用于锂离子电池呢
来源：宝鄂实业
2019-03-11 16:09
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钴是一种坚硬，有光泽的银灰色金属，发现于1739年，是镍和铜开采的副产品，世界上至少有一半的钴是从刚果民主共和国开采的。钴通常用作锂离子电池中的阴极材料，但也用于制造许多其他东西，包括强力磁铁，切削工具和用于喷气发动机的强力合金。钴和锂都是可回收的，尽管目前几乎没有锂离子电池的回收利用。
可充电锂离子电池包括两个电极，这两个电极浸没在电解质溶液中并被可渗透的聚合物膜分开。当锂离子电池正在充电时，锂离子通过聚合物膜从正极移动到负极。在放电期间，锂离子从阳极返回到阴极。在此过程中，电子被发送到电子设备，在此过程中为其供电。
碳石墨是用于锂离子电池的典型阳极材料，因为它具有可以在其层之间支撑和储存小锂离子的分层结构。由于电池的工作电压基于阴极和阳极之间的电化学电势的差异，因此阴极不能是石墨，并且锂离子电池的大多数性能特征基于阴极材料。
阴极通过电化学嵌入存储锂离子; 锂离子从阴极材料结构内部的晶格位置放入或拉出的顺序。在最基本的阴极材料中有锂 - 钴 - 氧化物（Li-Co-O 2）。当使用这种材料制成的电池充电时，锂离子从氧化物中被拉出并插入石墨电极中。在放电期间，发生相反的过程。当从阴极中的氧化物中除去锂离子时，它具有正电荷，因此钴改变其氧化态并且氧化物保持电中性。少量的钴在氧化态从3变化到4，以弥补锂离子的去除。
锂，钴 ，氧化物是一种嵌入化合物，锂，钴和氧以二维层排列：锂层，然后是氧层，钴层，不同氧层和不同层锂。在嵌入化合物中，可以除去锂，并且基本结构应保持不变。如果结构发生变化，将锂重新投入使用变得非常具有挑战性。钴增强结构可以在开始变化之前容许约60％的锂被去除，这在很长一段时间内发生。
为了使锂离子电池以可预测的方式运行，框架结构应保持不变。这使得这些电池可以使用数年至数十年。用相当便宜的镍替代钴仍然会产生插层结构。但是，如果从氧化镍结构中取出大量的锂，它会释放出相当数量的氧，这可能会引发火灾。对结构具有显着亲和力的铝可以包含在结构中以减少危害。这平衡了结构，但它减少了细胞的容量。
总结：锂离子电池对于电动汽车的持续发展至关重要。电池技术的进步可能会导致锂离子电池中钴的使用减少，从而降低了从刚果民主共和国等发展中国家开采这种金属的压力。然而，在可预见的未来，钴似乎仍然是这类电池必不可少的。
