【2023年11月19日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）全球對鋰電池的需求不斷上升，也導致對鈷金屬的需求攀升，但鈷礦隨著時間的推移和其它政治因素等，可能出現短缺的問題。日本一所大學近期研發了一種可替代鋰電池中鈷的方法。
鋰電池（LIB）一直是過去幾十年來移動電子設備和機器供電的標準，因為該種電池擁有較大的能量密度和較長使用周期，但它也會隨著時間的推移，出現蓄電和能量密度退化的情況，為此人們急需更好的電池。
日本東京大學（The University Tokyo）研發出新型電極和特殊電解質用於鋰電池，解決了這項問題，使新款鋰電池在不含鈷金屬的情況下，還擁有4.3 V的平均電壓，且在進行超過1,000次的完全充放電循環後，依然能保持良好的電池容量，而電池的能量密度比過去高出60%，這是過去不可想像的。
這款鋰電池的陽極是氧化硅（SiOx），陰極是鋰鎳錳氧（LiNi0.5Mn1.5O4），而電解液是雙三氟甲基磺醯的氨基鋰（LiFSI）和甲基碳酸酯（FEMC）。
這種優化能夠有效地抑制陽極表面被降解，而該電解質對容易出現溶解的陰極也能進行高度抑制，從而增加整個電池的穩定性。
另外，實驗人員發現高濃度（3.4M）的上述電解質要比低濃度（1.0M）的電解質更能讓不安分的鋰離子和它們形成緊密關係，使其變得更加穩定。
他們還進行了充放電循環穩定測試。實驗顯示，使用高濃度上述電解質的電池在進行了80次循環後，仍保留了93%的電池容量，放電效率也高達97%，都遠高於使用低濃度電解質的數據。此外，使用高濃度電解質的電池電位高達4.9V，即使經過100次循環充放電後，其電池容量保持率也大於90%，而放電效率約99%，都同樣比用低濃度的更好。
實驗團隊還把其優化後的使用不同濃度電解質的鋰電池，與普通商業鋰電池同時進行300次、500次、1000次循環充放電實驗。結果顯示，使用高濃度電解質的的新款鋰電池表現最佳，且在超過500次循環充放電後，電池容量出現可以忽略不計的衰減，而放電效率約為100%。即使全電池重複超過1,000次長期的充放電循環後，電池容量僅僅損失約20%。這比普通鋰電池的3.2V—3.7V電壓且只能進行500次充放電循環表現更好。
該團隊表示，他們未來會進一步優化和開發電極成分和電池設計，以提高電池的整體性能和安全性，使電池在各種極端環境下依然能保持性能和正常運作。
他們還表示，我們改進鋰離子電池的原因有很多，其中包括新聞報導關於剛果金的礦山環境、惡劣的勞動條件等。另外，從供應的角度來看，由於該地區政治和經濟不穩定，鈷的來源也是一個問題，因此他們希望能放棄使用鈷。
東京大學化學系統工程系教授山田敦夫（Atsuo Yamada）對該校新聞社表示，「雖然在改進鋰離子電池的過程中，曾出現各種不良的反應，這些問題都會大大縮短電池的壽命，但我們對這項實驗的結果感到滿意。」
他接著說，「我們最終找到一種新的鈷替代品，就是在電極中使用常見的鋰、鎳、錳、硅和氧元素組合。不過，我們仍然需要進一步提高和改進電池的安全性能和使用壽命，原因是一些極端環境對於電池品質的要求是嚴格的。」
山田和他的團隊也正在開拓鋰離子電池的應用，而他們最近開發的新鋰電池可以應用於其它電化學過程和設備，包括其它類型的電池、水分解產生出氫氣和氧氣、礦石熔煉、電鍍和更多應用上。
這項新發明於10月底發表在《自然》雜誌上，有八千多次觀看和二十多家媒體報導。
