全球?qū)︿囯姵氐男枨蟛粩嗌仙矊?dǎo)致對(duì)鈷金屬的需求攀升，但鈷礦隨著時(shí)間的推移和其它政治因素等，可能出現(xiàn)短缺的問題。日本一所大學(xué)近期研發(fā)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(dòng)電子設(shè)備和機(jī)器供電的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵摲N電池?fù)碛休^大的能量密度和較長使用周期，但它也會(huì)隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)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(xué)（The University Tokyo）研發(fā)出新型電極和特殊電解質(zhì)用于鋰電池，解決了這項(xiàng)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(jìn)行超過1,000次的完全充放電循環(huán)后，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酰的氨基鋰（LiFSI）和甲基碳酸酯（FEMC）。
　　這種優(yōu)化能夠有效地抑制陽極表面被降解，而該電解質(zhì)對(duì)容易出現(xiàn)溶解的陰極也能進(jìn)行高度抑制，從而增加整個(gè)電池的穩(wěn)定性。
　　另外，實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)高濃度（3.4M）的上述電解質(zhì)要比低濃度（1.0M）的電解質(zhì)更能讓不安分的鋰離子和它們形成緊密關(guān)系，使其變得更加穩(wěn)定。
　　他們還進(jìn)行了充放電循環(huán)穩(wěn)定測試。實(shí)驗(yàn)顯示，使用高濃度上述電解質(zhì)的電池在進(jìn)行了80次循環(huán)后，仍保留了93%的電池容量，放電效率也高達(dá)97%，都遠(yuǎn)高于使用低濃度電解質(zhì)的數(shù)據(jù)。此外，使用高濃度電解質(zhì)的電池電位高達(dá)4.9V，即使經(jīng)過100次循環(huán)充放電后，其電池容量保持率也大于90%，而放電效率約99%，都同樣比用低濃度的更好。
　　實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)還把其優(yōu)化后的使用不同濃度電解質(zhì)的鋰電池，與普通商業(yè)鋰電池同時(shí)進(jìn)行300次、500次、1000次循環(huán)充放電實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，使用高濃度電解質(zhì)的的新款鋰電池表現(xiàn)最佳，且在超過500次循環(huán)充放電后，電池容量出現(xiàn)可以忽略不計(jì)的衰減，而放電效率約為100%。即使全電池重復(fù)超過1,000次長期的充放電循環(huán)后，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(jìn)行500次充放電循環(huán)表現(xiàn)更好。
　　該團(tuán)隊(duì)表示，他們未來會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化和開發(fā)電極成分和電池設(shè)計(jì)，以提高電池的整體性能和安全性，使電池在各種極端環(huán)境下依然能保持性能和正常運(yùn)作。
　　他們還表示，我們改進(jìn)鋰離子電池的原因有很多，其中包括新聞報(bào)導(dǎo)關(guān)于剛果金的礦山環(huán)境、惡劣的勞動(dòng)條件等。另外，從供應(yīng)的角度來看，由于該地區(qū)政治和經(jīng)濟(jì)不穩(wěn)定，鈷的來源也是一個(gè)問題，因此他們希望能放棄使用鈷。
　　東京大學(xué)化學(xué)系統(tǒng)工程系教授山田敦夫（Atsuo Yamada）對(duì)該校新聞社表示，“雖然在改進(jìn)鋰離子電池的過程中，曾出現(xiàn)各種不良的反應(yīng)，這些問題都會(huì)大大縮短電池的壽命，但我們對(duì)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)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?nèi)匀恍枰M(jìn)一步提高和改進(jìn)電池的安全性能和使用壽命，原因是一些極端環(huán)境對(duì)于電池品質(zhì)的要求是嚴(yán)格的。”
　　山田和他的團(tuán)隊(duì)也正在開拓鋰離子電池的應(yīng)用，而他們最近開發(fā)的新鋰電池可以應(yīng)用于其它電化學(xué)過程和設(shè)備，包括其它類型的電池、水分解產(chǎn)生出氫氣和氧氣、礦石熔煉、電鍍和更多應(yīng)用上。
　　這項(xiàng)新發(fā)明于10月底發(fā)表在《自然》雜志上，有八千多次觀看和二十多家媒體報(bào)導(dǎo)。