三氧化鎢作為一種具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性、光電效應(yīng)與電致變色等特點(diǎn)的N型半導(dǎo)體材料,在儲(chǔ)能領(lǐng)域中備受歡迎,常被國(guó)內(nèi)外的科研學(xué)者們用來(lái)取代鋰離子電池中的鈷元素。
在2019年新能源汽車(chē)補(bǔ)貼逐漸滑坡以及同年新冠病毒突襲的背景下,鈷資源量短缺與成本較高的不足愈發(fā)突出,因此擺脫金屬鈷的依賴(lài)成為眾多動(dòng)力電池企業(yè)關(guān)心和探究的重要方向。2020年2月,特斯拉無(wú)鈷電池概念的提出,更是引發(fā)了關(guān)于鈷的替代材料的激烈討論,三氧化鎢(WO3)就是其中一種。
三氧化鎢不僅可作為無(wú)鈷電池正極材料的改性劑,還能用來(lái)生產(chǎn)高性能的負(fù)極材料。在正極材料方面,三氧化鎢不易與電解液發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng),可以有效降低電池內(nèi)部分壓與溫度急劇驟升的可能性,提高產(chǎn)品的比容量和熱穩(wěn)定性;在負(fù)極材料方面,三氧化鎢粉末的使用,能明顯改善所生產(chǎn)的負(fù)極材料的倍率性能與儲(chǔ)鋰動(dòng)力學(xué)性能。此外,相較于鈷金屬,三氧化鎢在產(chǎn)量與成本方面有一定優(yōu)勢(shì)。中國(guó)是最大的鎢儲(chǔ)量國(guó),相信三氧化鎢在未來(lái)生產(chǎn)無(wú)鈷電池方面能提供極大的優(yōu)勢(shì)。
有研究者發(fā)現(xiàn)三氧化鎢粉末可以參與負(fù)極材料的制備,并在提高無(wú)鈷電池的容量與充放電倍率性能中表現(xiàn)優(yōu)異,而改善電化學(xué)儲(chǔ)鋰綜合性能最為明顯的復(fù)合材料是三氧化鎢與石墨烯(RGO)的復(fù)合。