Come viene utilizzato il triossido di tungsteno nelle batterie senza cobalto?

Le batterie senza cobalto, uno dei temi più scottanti degli ultimi tempi, possono essere considerate semplicemente come una versione migliorata delle attuali batterie ternarie al litio in commercio. Grazie alla loro maggiore densità energetica e ai costi di produzione più bassi, sono molto apprezzate da molti produttori di batterie. Quindi, come tipico materiale semiconduttore di tipo N del metallo di transizione, come viene utilizzato il triossido di tungsteno nelle batterie senza cobalto?

Come viene utilizzato il triossido di tungsteno nelle batterie senza cobalto?

Oltre a essere utilizzato come modificatore dei materiali catodici delle batterie senza cobalto, la polvere ultrafine di triossido di tungsteno può essere utilizzata anche per produrre materiali anodici ad alte prestazioni.

Per quanto riguarda i materiali catodici, l'uso della polvere di triossido di tungsteno può non solo ridurre la quantità di cobalto metallico utilizzato, ma anche migliorare efficacemente la capacità specifica e la stabilità termica del prodotto. Per quanto riguarda i materiali per elettrodi negativi, l'uso della polvere di triossido di tungsteno può migliorare significativamente le prestazioni di velocità e la cinetica di stoccaggio del litio dei materiali per elettrodi negativi prodotti.

Come è noto, il costo maggiore dei veicoli a nuova energia risiede nelle batterie di alimentazione. Per quanto riguarda la batteria al litio ternaria che attualmente domina il mercato, il cobalto in essa contenuto è un metallo raro molto importante. La sua area di distribuzione è piccola e la produzione è ridotta, per cui il prezzo del cobalto è relativamente più alto rispetto ad altri metalli rari per lungo tempo, il che aumenta notevolmente il costo di produzione delle batterie di potenza.

Nel febbraio 2020, Tesla ha proposto il concetto di batterie senza cobalto, che ha portato alla ribalta l'eliminazione del cobalto, e varie soluzioni senza cobalto sono apparse gradualmente nelle aziende produttrici di batterie elettriche.

Grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche, le nanoparticelle di triossido di tungsteno sono spesso utilizzate per sostituire il cobalto nelle batterie agli ioni di litio, soprattutto perché l'ossido di tungsteno ha le caratteristiche di un'area specifica più ampia, un peso specifico più elevato e una buona stabilità meccanica, che possono migliorare significativamente la densità di energia specifica e la stabilità termica del materiale del catodo.Ciò significa anche che il materiale dell'elettrodo positivo contenente triossido di tungsteno ha meno probabilità di subire reazioni termochimiche con l'elettrolita, riducendo così la possibilità di un forte aumento della pressione parziale e della temperatura nella batteria.

Per migliorare ulteriormente la capacità e la velocità di carica-scarica della batteria senza cobalto, alcuni ricercatori hanno indicato che la polvere di triossido di tungsteno può essere utilizzata anche per preparare il materiale dell'elettrodo negativo. Tuttavia, va notato che il triossido di tungsteno è meglio combinato con il grafene (RGO), che può migliorare significativamente le prestazioni complessive dell'accumulo elettrochimico di litio dei materiali compositi.

Grazie all'effetto sinergico tra triossido di tungsteno e grafene, la capacità specifica reversibile dei nanocompositi WO3/RGO a una velocità di 0,1C non solo è molto migliore di quella dei monomeri WO3 e RGO, ma è anche superiore alla somma delle capacità dei due monomeri.

Inoltre, i nanocompositi WO3/RGO hanno anche prestazioni stabili in termini di cicli e di velocità. Dopo 100 cicli a una velocità di 0,1C, la capacità specifica reversibile rimane a 635mA/g e il tasso di ritenzione della capacità è dell'83,4%. A una velocità di 5C, la capacità reversibile può ancora mantenere 460mA/g, che è molto più alta della capacità specifica teorica (372mA/g) dei materiali anodici di grafite utilizzati nelle batterie al litio commerciali.

Ciò indica anche la potenziale applicazione del materiale composito triossido di tungsteno/grafene preparato in una nuova generazione di batterie agli ioni di litio. Inoltre, il vigoroso sviluppo di batterie senza cobalto può contribuire ad aumentare ulteriormente la domanda di triossido di tungsteno.

Conclusioni

Vi ringraziamo per aver letto il nostro articolo e speriamo che possa aiutarvi a trovare la risposta alla domanda su come viene utilizzato il triossido di tungsteno nelle batterie senza cobalto. Se volete saperne di più sul triossido di tungsteno e su altri prodotti a base di tungsteno, vi consigliamo di visitare Stanford Advanced Materials (SAM) per maggiori informazioni.

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