Como o trióxido de tungstênio é usado em baterias sem cobalto?

Como um dos tópicos quentes recentes, as baterias sem cobalto podem ser consideradas simplesmente como uma versão atualizada das atuais baterias de lítio ternárias comerciais. Por causa de sua maior densidade de energia e custos de produção mais baixos, elas são populares entre muitos fabricantes de baterias. Então, como um típico material semicondutor do tipo N de metal de transição, como o trióxido de tungstênio é usado em baterias sem cobalto?

Como o trióxido de tungstênio é usado em baterias sem cobalto?

Além de ser usado como modificador de materiais de cátodo de baterias sem cobalto, o pó ultrafino de trióxido de tungstênio também pode ser usado para produzir materiais de ânodo de alto desempenho.

Em termos de materiais catódicos, o uso de pó de trióxido de tungstênio pode não apenas reduzir a quantidade de cobalto metálico usado, mas também melhorar efetivamente a capacidade específica e a estabilidade térmica do produto. Em termos de materiais de eletrodo negativo, o uso de pó de trióxido de tungstênio pode melhorar significativamente o desempenho da taxa e o desempenho da cinética de armazenamento de lítio dos materiais de eletrodo negativo produzidos.

Como todos sabemos, o maior custo dos novos veículos de energia está nas baterias de energia. No que diz respeito à bateria de lítio ternária que atualmente domina o mercado, o cobalto contido nela é um metal raro muito importante. Sua área de distribuição é pequena e a produção é pequena, fazendo com que o preço do cobalto seja relativamente mais alto em comparação com outros metais raros por um longo tempo, o que aumenta muito o custo de produção das baterias de energia.

Em fevereiro de 2020, a Tesla propôs o conceito de baterias sem cobalto, o que colocou a remoção do cobalto em primeiro plano, e várias soluções sem cobalto apareceram gradualmente nas empresas de baterias elétricas.

Devido às suas propriedades físicas e químicas exclusivas, as nanopartículas de trióxido de tungstênio são frequentemente usadas para substituir o cobalto nas baterias de íon-lítio, principalmente porque o óxido de tungstênio tem as características de uma área específica maior, maior gravidade específica e boa estabilidade mecânica, o que pode melhorar significativamente a densidade de energia específica e a estabilidade térmica do material do cátodo.Isso também significa que o material do eletrodo positivo contendo trióxido de tungstênio tem menos probabilidade de sofrer reações termoquímicas com o eletrólito, reduzindo assim a possibilidade de um aumento acentuado na pressão parcial e na temperatura da bateria.

Para melhorar ainda mais a capacidade e o desempenho da taxa de carga-descarga da bateria sem cobalto, alguns pesquisadores indicaram que o pó de trióxido de tungstênio também pode ser usado para preparar o material do eletrodo negativo. No entanto, deve-se observar aqui que o trióxido de tungstênio é melhor combinado com grafeno (RGO), o que pode melhorar significativamente o desempenho abrangente do armazenamento eletroquímico de lítio de materiais compostos.

Devido ao efeito sinérgico entre o trióxido de tungstênio e o grafeno, a capacidade específica reversível dos nanocompósitos WO3/RGO a uma taxa de 0,1C não é apenas muito melhor do que a dos monômeros WO3 e RGO, mas também maior do que a soma das capacidades dos dois monômeros.

Além disso, os nanocompósitos WO3/RGO também apresentam desempenho estável de ciclo e bom desempenho de taxa. Após 100 ciclos a uma taxa de 0,1C, a capacidade específica reversível permanece em 635mA/g, e a taxa de retenção de capacidade é de 83,4%. Sob uma taxa de 5C, sua capacidade reversível ainda pode manter 460mA/g, o que é muito maior do que a capacidade específica teórica (372mA/g) dos materiais de ânodo de grafite usados em baterias de lítio comerciais.

Isso também indica a potencial aplicação do material composto de trióxido de tungstênio/grafeno preparado em uma nova geração de baterias de íon-lítio. Em seguida, o vigoroso desenvolvimento de baterias sem cobalto pode ajudar a aumentar ainda mais a demanda por trióxido de tungstênio.

Conclusão

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