Novice iz industrije

Manganova preobrazba za litij-ionske baterije

2021-03-26
Manganova preobrazba za litij-ionske baterije

22. marec 2021 - litij-ionska baterija za shranjevanje energije litij-ionska zaloga energije
Katode brez kobalta bi se lahko spopadle z vprašanji oskrbe z uporabo ene najcenejših razpoložljivih kovin.
Ameriški raziskovalci so izdelali litij-ionsko baterijo, ki namesto tradicionalnega kobalta ali niklja kot katodo uporablja mangan. Delo bi lahko ponudilo poceni in bogato alternativo tem vedno dražjim in omejenim virom, kar bi zagotovilo način za zadovoljevanje hitro naraščajočega povpraševanja po litij-ionskem skladišču energije.

Večina katodnih litij-ionskih baterij je odvisna od kobalta ali niklja, saj z lahkoto ohranjajo plasti večplastne in urejene. Toda leta 2014 je skupina na Massachusetts Institute of Technology (MIT) pod vodstvom Gerbranda Cederja pokazala, da lahko litij-ionske baterije z neurejeno strukturo delujejo, dokler so bogate z litijem, kar odpira možnost preizkušanja novih in morda tudi bolje, materiali.

Ceder in sodelavci z Univerze v Kaliforniji in Nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley v ZDA so zdaj razvili litij-ionsko baterijo z neurejeno katodo na osnovi mangana in pokazali, da bi lahko shranil več energije kot kobalt ali nikelj. »Naša ideja je bila, da če bi lahko izdelali katode, kjer nam ni mar za nanos slojev, bi lahko uporabili veliko širši spekter kovin,« pravi vodilni avtor Jinhyuk Lee iz MIT-a. »Odločili smo se za mangan, saj je ena najcenejših kovin na voljo.«

Mangan se že uporablja v tradicionalnih večplastnih litij-ionskih akumulatorskih katodah, vendar kot stabilizacijska kovina z malo udeležbe pri shranjevanju elektronov. Nedavni poskusi izdelave katod zgolj iz neurejenega mangana in drugih kovinskih oksidov so bili omejeni, ker postanejo nestabilni in izgubijo zmogljivost zaradi prevelike kislinsko-redoks aktivnosti, ko se litijevi ioni med polnjenjem s katode premaknejo na anodo na osnovi litija.

Da bi zmanjšali to aktivnost in dobili visoko zmogljivo katodo iz manganovega oksida, je ekipa Cederja našla način, kako mangan izmenjati dva elektrona, kar namesto ene delajo katode na osnovi niklja. To je vključevalo znižanje valencije mangana na Mn2 + z nadomestitvijo nekaterih kisikovih anionov z nižje valentnimi fluorovimi anioni, medtem ko smo zamenjali nekatere katione mangana z visokovalentnimi ioni niobija in titana. To je pomenilo, da se lahko pojavijo dvojni redoks manganovih kationov od Mn2 + do Mn4 +, kar omogoča, da se visok delež litijevih ionov premakne s katode na litijevo anodo, ne da bi postal nestabilen.

"Rezultati naše laboratorijske lestvice [preizkus baterijskega cikla] kažejo precej višjo energijsko gostoto naših katod (~ 1000 Wh / kg) v primerjavi z obstoječimi katodami (600 - 700 Wh / kg)," pravi Ceder. "Toda naši podatki niso v komercialnem obsegu, zato bi morali slediti nadaljnji testi in optimizacija naših materialov."

"Čeprav so za praktične aplikacije potrebne nadaljnje izboljšave stabilnosti cikla, poročana strategija obeta veliko možnosti in omogoča široko raziskovanje različnih visoko valentnih kationov," komentira Gleb Yushin, ki raziskuje shranjevanje energije na Georgia Institute of Technology , ZDA. "Potreba po zmanjšanju celične napetosti na zelo nizke vrednosti lahko ustvari oviro za uporabo prijavljene tehnologije na elektronskih napravah, vendar za avtomobilske aplikacije ne bi smela predstavljati velike težave."


Tel: 86-0755-33065435
Pošta: [email protected]
Splet: www.vtcbattery.com
Naslov: št. 10, cesta JinLing, industrijski park Zhongkai, mesto Huizhou, Kitajska

Vroče ključne besede: polimerna litijeva baterija, proizvajalec polimernih litijevih baterij, baterija Lifepo4, litij-ionske polimerne (LiPo) baterije, Li-ionska baterija, LiSoci2, NiMH-NiCD baterija, baterija BMS


V vsakdanjem življenju preberite več o uporabi litijevih baterij, zlasti polnilnih naprav in mobilnih telefonov, da se izognete eksplozijam, ki jih povzroči predolgo polnjenje