AEM：锂离子电池正极材料可持续性展望

由锂离子电池驱动的电动汽车被视为满足碳排放要求的重要绿色技术。此类电池中的正极材料富含关键金属，尤其是锂、钴和镍。

除了进一步的环境、社会和治理问题之外，大规模开采此类金属还引发了对材料耗尽的担忧。特别是刚果民主共和国不良的采矿做法和政治不稳定促使人们研究低钴和无钴替代品。

在此，英国兰卡斯特大学Nuria Tapia-Ruiz等人总结了锂离子电池正极材料的采矿、开发和报废管理之间的相互依存关系，提供正极材料开发的整体视图及进展。

作者首先介绍了能保持或更好地提高电化学性能的低（无）钴/锂正极材料的开发，包括层状（NMC型、NCA型）、非层状正极材料（LFP、LMO）等。然后分析了正极材料的采矿来源、供需关系、供应风险、环境社会和治理影响以及报废回收过程等，对上述问题提出了担忧。

图1. 锂离子电池正极材料及各部分成本

作者认为，在未来，基于无钴和低镍含量材料且专注于Fe、Mn和Ti元素的更可持续的电池化学将会提供更多的社会经济和环境效益。

然而，设计具有足够元素组成的正极材料将是个挑战，这些材料还需要实现与成熟和商业化的正极材料相当甚至更好的性能指标。同样，需要对这些新材料的社会治理等问题进行批判性评估，以促进其可持续发展。

图2. 镍、锂和钴的电池和非电池需求的预测变化

A Perspective on the Sustainability of Cathode Materials used in Lithium-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102028

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AEM：锂离子电池正极材料可持续性展望

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