从汽油车转向电动车是减少碳排放的一种方法，但制造为电动车提供动力的锂离子电池本身就是一个能源密集型的污染过程。现在，达尔豪斯大学的研究人员开发出了一种更便宜、更环保的制造工艺。
"制造锂离子正极材料需要耗费大量能源和水，并产生废物。它对环境的影响最大，尤其是电池的二氧化碳足迹，"达尔豪斯大学化学和物理与大气科学系教授 Mark Obrovac 博士说。
"我们想看看是否有更环保、更可持续、成本更低的方法来制造这些材料"。
大多数电动汽车电池使用锂镍锰钴氧化物（NMC），这些元素混合在阴极的晶体结构中。通常的制造方法是将这些元素溶解在水中，然后使用这些元素结合成固体后形成的晶体。
这一过程需要消耗大量的水--然后必须对水进行处理以清洁水和能源，而这正是电池成本和碳足迹的主要来源。Obrovac 和他的团队利用萨斯喀彻温大学的加拿大光源 (CLS) 研究了他们能否使用全干法工艺获得相同的结果，同时节约能源、水和资金。
他们的研究成果已发表在 ACS Omega 和 Journal of the Electrochemical Society 上的两篇论文中。
用干燥材料制成的阴极有时不如在水中制成的阴极均匀，因此研究小组尝试了多种方法，在不同的温度和压力下使用不同的氧化物和加热制度，以确定哪种方法最有效。
在尝试这些不同的实验时，他们利用 CLS 的布洛克豪斯光束线窥视熔炉内部，以准确了解过程中发生了什么。"Obrovac 说："我们发现了一些重要的信息，这些信息告诉我们如何改进工艺，从而获得更高级的 NMC 型阴极材料。
目前最高质量的阴极材料是由颗粒直径约为 5 微米的单晶体制成的。通过精心调整起始材料和熔炉条件，Obrovac 的团队利用全干法工艺再现了这些品质，使阴极材料可与当今市场上最好的阴极材料相媲美。
Obrovac 与总部位于新斯科舍省的电池公司 NOVONIX 合作，在该公司位于达特茅斯的试验规模工厂采用全干法工艺生产阴极材料。该工厂每年可生产 10 吨阴极材料，与传统（湿法）相比，该方法的资本成本估计可降低 30%，运营成本降低 50%，能耗降低 25%，同时不需要工艺用水，也不会产生废物。
"Obrovac 说："这些都是很大的数字，它在很大程度上改变了这些电池材料的生产方式。"它应该能降低电池的整体成本，并大幅减少对全球变暖的影响。
原文链接: Mohammad H. Tahmasebi et al, New Insights into the All-Dry Synthesis of NMC622 Cathodes Using a Single-Phase Rock Salt Oxide Precursor, ACS Omega (2023). DOI: 10.1021/acsomega.3c08702
