三氧化钨如何应用于无钴电池？

作为近期热点话题之一，无钴电池可以简单地被认为是目前商业化三元锂电池的升级版，因有较高的能量密度与较低的生产费用，而深受众多电池制造商们的青睐。那么，作为典型的过渡金属N型半导体材料，三氧化钨超细粉末（WO3）应如何应用于无钴锂电池中呢？

三氧化钨超细粉末除了可以作为无钴电池正极材料的改性剂之外，还能够用来生产高性能的负极材料。在正极材料方面，三氧化钨粉末的使用，不仅可以减少钴金属的使用量，还可以有效提高产品的比容量和热稳定性；在负极材料方面，三氧化钨粉末的使用，能明显改善所生产的负极材料的倍率性能与储锂动力学性能。

众所周知，新能源汽车的最大成本在于动力电池。就目前市场占主导地位的三元锂电池而言，其里面所含的钴是一种非常重要的稀有金属，其分布面积较小，产量较少，使得钴价重心长期以来相对于其他稀有金属来说都处于较高位置，这大大增加了动力电池的生产成本。

数据显示，目前，电解钴价格范围在24.5-25.5万元/吨之间，钴粉价格范围在26.3-26.9万元/吨之间，硫酸钴价格范围在4.45-4.70万元/吨之间，氯化钴价格范围在5.45-5.70万元/吨之间，四氯化三钴价格范围在17.5-18万元/吨之间，氯化钴价格范围在17.4-17.9万元/吨之间，硫化钴价格范围在11.6-11.9万元/吨之间。

在2019年新能源汽车补贴逐渐退坡以及2020年新冠病毒突袭的背景下，钴的脱除和化学转化已成为了众多动力电池企业的共同选择。2020年2月，特斯拉无钴电池概念的提出，将除钴推向了风口浪尖，各种无钴方案逐渐在动力电池企业中出现。

三氧化钨纳米颗粒因有独特的物理化学性能，而常被国内的研究者们用来取代锂离子电池中的钴元素。这主要是因为该钨氧化物具有较大的比面积、较高的比重，以及良好的机械稳定性等特点，能明显提高正极材料的比能量密度与热稳定性。这也就意味着含有三氧化钨的正极材料更不易与电解液发生热化学反应，进而降低了电池内部分压与温度急剧骤升的可能性。

而为了进一步提高无钴电池的容量与充放电倍率性能，有研究者表示也可以用三氧化钨粉末来参与负极材料的制备。不过，在这里要注意的是三氧化钨最好与石墨烯（RGO）进行复合，这样能明显改善了复合材料的电化学储锂综合性能。

由于三氧化钨和石墨烯之间存在协同效应，所以WO3/RGO纳米复合材料在0.1C倍率下的可逆比容量不仅远远优于WO3和RGO单体，而且大于两种单体容量之和。

另外，WO3/RGO纳米复合材料还具有稳定的循环性能和良好的倍率性能。在0.1C倍率下100次循环后其可逆比容量保持在635mA/g，容量保持率83.4%；在5C倍率下其可逆下其可逆容量仍能保持460mA/g，比市场化锂电池所用石墨负极材料的理论比容量（372mA/g）高很多，这也就预示了所制备三氧化钨/石墨烯复合材料在新一代锂离子电池中的潜在应用。

接下来，无钴电池的蓬勃发展，或有助于三氧化钨的需求量进一步升高。

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