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铂金的潜力:电池是如何打开采矿热潮的大门?

www.gtgqw.com/youse/ 钢易有色金属网 2021-01-22 17:17

英美资源和Platinum Group去年成立的Lion Battery Technologies与佛罗里达国际大学(Florida International University)一道,因在锂电池中使用铂族金属和碳纳米管而获得美国专利。我们与Lion进行了交谈,以了解更多关于该项目的情况,以及投资其开采的金属的全新或扩展工业用途的重要性。

长期以来,铂族金属一直被视为可持续发展计划中潜在的游戏规则改变者,特别是在排放控制和替代能源等领域。利用它们的催化性能来提高电池的性能,对电动汽车来说是一个重大的进步,甚至为更长的电池使用寿命开启了一扇大门,让其的使用不仅仅只限于交通运输的目的。虽然这一概念尚未实现商业化,但Lion Battery Technologies相信他们已经向这一概念接近了。

该合资公司成立于2019年,旨在支持Bilal El-Zahab博士的工作。Bilal El-Zahab是佛罗里达国际大学(FIU)机械和材料工程的助理教授,一直在研究将铂族金属添加到电池技术中的好处。具体来说,ElZahab博士发现,当添加铂族金属钯和铂时,锂氧和锂硫电池的效率将会有所提高,从而提高了电池的能量密度和可循环性。最近的专利更是推波助澜,该项目有望很快取得市场成果,使铂族金属成为电池行业的一个激进的后起之秀。

满足当代需求的电池

在与Platinum Group首席执行官R.Michael Jones交谈时他表示,电池技术的现状是不足以满足快速现代化世界的需求的,这种情况在两年前十分明显。

他说:“手机电池经过一年的充放电后会老化,纯电动汽车(EVs)有着重量超过300公斤的电池,但续航里程仍存在问题。当代世界已经从我们祖父手中的电池手电筒改变了。”

尽管锂电池可以被称作是一种革命性的电池类型,但现有型号的电池寿命短、过热——除了充电能力之外,El Zahab博士的工作也试图解决这些问题。

“现代锂电池很好,并向前迈进了一步,但它仍不是我们所需要的,”Jones补充道。“锂很可能是电池的赢家,因为它很轻,有很多电子可以工作,所以它拥有良好的电性能。但是,仍有一些其他的化学元素,当被添加到电池内部的化学反应中,能给其带来改进。”

虽然目前汽油动力汽车的催化转换器对铂和钯的需求很大,但众所周知,铂和钯作为催化剂和它们燃料处理反应的能力,意味着它们是提高电池性能很好的候选材料,且在这一过程中可以节省资金和环境成本。

虽然现有的锂空气电池和硫化锂电池可能会非常强大,但历史证明,可循环性是一个挑战。ElZahab博士和他的六位纳米材料专家,以及电池博士后团队证明,铂族金属不仅有助于刺激反应,而且可改善充放电循环。为了确定这些材料在电池中的有效性,研究小组正在运行“数百个”实验电池,每天跟踪电池的性能,并调整结构和铂族金属以找到最佳的性能。

下一步是什么?

新电池的研发工作进展顺利,FIU团队完成了第一年的研究,并越过了他们的第一个技术里程碑。这项名为“Battery Cathodes for Improved Stability”的专利是该项目的一大成功,其中包括在锂电池中使用碳纳米管和其他创新技术。作为对FIU的奖励,大学就研究和专利申请与Lion签署了一项赞助协议。

“首次专利授权是对于我们目标的第一个重要里程碑,我们的目标是利用一个真正的前沿创新,并同时推动铂族金属的需求,”Jones就此事发表了看法。

Jones认为,随着我们越来越多地开始调整电网,为电动汽车的广泛采用开拓道路,更便宜、更轻、更强大的锂电池市场将不断增长,确保可循环性将成为许多人的首要任务。预计这些新型电池将被广泛应用于电子设备等领域。

Jones说:“电池现在已经是技术的一部分,但如果电池性能可以提高3到5倍,将使电动汽车和设备的性能大大提高。将科技创新引入商用电池需要三到五年的时间,但这个潜力是很大的。”

价格与效率

虽然铂族金属的使用可能会增加电池的成本,但Jones说,电池更高的效率有望部分抵消这一价格。

Jones说:“铂族金属都是很好的促进反应的化学催化剂,基于这个因素,我们已经在汽车的排气管中使用它们以净化废气。电池的阴极侧比现在的电池轻得多,而且功率更高,这使得电池的功率更大,使用寿命比现在所用的技术更长。”

虽然这项技术还没有完全开发出来,但研究小组确认,通过在阴极使用含有10克到12克铂族金属的碳纳米管,可以看到显著的性能和重量比优势。Jones称,该公司的目标重量是锂空气电池144公斤,锂硫电池188公斤。

更多的专利申请已经提交,该项目在未来几年可商业化前景是十分乐观。

Jones说,“我们正在与商业电池制造商讨论我们的创新。我们已经通过了第一年的技术里程碑,而且正提前达到第二年的目标。我们对概念的证明感到非常满意,铂族金属可以在下一个尖端电池创新中发挥重要作用。”

事实上,Anglo American Platinum在2019年宣布,由于铂族金属价格上涨,其利润比前一年翻了一番多,这展示了这一蓬勃发展的行业所固有的机遇。(来源:WPIC铂金市场)

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