Mangánová úprava lítium-iónových batérií
22. marec 2021 – lítium-iónové akumulátorové úložisko lítium-iónové zásobníky energie
Katódy bez kobaltu by mohli bojovať proti problémom s dodávkami použitím jedného z najlacnejších dostupných kovov.
Americkí vedci vyrobili lítium-iónovú batériu, ktorá používa ako katódový materiál mangán namiesto tradičného kobaltu alebo niklu. Práca by mohla ponúknuť lacnú a bohatú alternatívu k týmto čoraz drahším a obmedzeným zdrojom a poskytnúť spôsob, ako uspokojiť rýchlo rastúci dopyt po skladovaní lítium-iónovej energie.
Väčšina katód lítium-iónových batérií závisí od kobaltu alebo niklu, pretože ľahko udržiavajú štruktúry vrstvené a usporiadané. Ale v roku 2014 skupina na Massachusetts Institute of Technology (MIT) vedená Gerbrandom Cederom ukázala, že lítium-iónové batérie s neusporiadanou štruktúrou môžu fungovať, pokiaľ sú bohaté na lítium, čím sa otvorila možnosť vyskúšať nové a prípadne lepšie, materiály.
Ceder a kolegovia z Kalifornskej univerzity a Lawrence Berkeley National Laboratory, USA, teraz vyvinuli lítium-iónovú batériu s neusporiadanou katódou na báze mangánu a ukázali, že by mohla potenciálne uložiť viac energie ako kobalt alebo nikel. „Naša myšlienka bola, že ak by sme dokázali vyrobiť katódy tam, kde sa nestaráme o vrstvenie, mohli by sme použiť oveľa širšie spektrum kovov,“ hovorí hlavný autor Jinhyuk Lee z MIT. "Rozhodli sme sa pre mangán, pretože je to jeden z najlacnejších dostupných kovov."
Mangán sa už používa v tradičných vrstvených lítium-iónových batériových katódach, ale ako stabilizačný kov s malým zapojením do ukladania elektrónov. Nedávne pokusy vyrobiť katódy čisto z neusporiadaných oxidov mangánu a iných kovov boli obmedzené, pretože sa stávajú nestabilnými a strácajú kapacitu v dôsledku príliš veľkej redoxnej aktivity kyslíka, keď sa lítiové ióny počas nabíjania presúvajú z katódy na anódu na báze lítia.
Na zníženie tejto aktivity a na získanie vysokokapacitnej katódy oxidu mangánu Cederov tím našiel spôsob, ako prinútiť mangán k výmene dvoch elektrónov, čo robia vysokokapacitné katódy na báze niklu namiesto jedného. To zahŕňalo zníženie valencie mangánu na Mn2+ nahradením niektorých aniónov kyslíka aniónmi fluóru s nižším mocenstvom, zatiaľ čo niektoré katióny mangánu boli vymenené za vyššie mocné ióny nióbu a titánu. To znamenalo, že dvojitý redox katiónov mangánu by mohol nastať z Mn2+ na Mn4+, čo umožňuje veľkému podielu lítiových iónov pohybovať sa z katódy na lítiovú anódu bez toho, aby sa stali nestabilnými.
„Výsledky našej laboratórnej stupnice [test cyklovania batérie] ukazujú pomerne vyššiu energetickú hustotu našich katód (~ 1000 Wh/kg) v porovnaní s hustotou existujúcich katód (600 – 700 Wh/kg),“ hovorí Ceder. "Naše údaje však nie sú v komerčnom rozsahu, takže by mali nasledovať ďalšie testy a optimalizácia našich materiálov."
„Zatiaľ čo pre praktické aplikácie sú potrebné ďalšie zlepšenia stability cyklu, hlásená stratégia má veľký prísľub a umožňuje široké skúmanie rôznych vysokomocných katiónov,“ komentuje Gleb Yushin, ktorý skúma skladovanie energie na Georgia Institute of Technology, USA. „Potreba znížiť napätie článkov na veľmi nízke hodnoty môže vytvoriť prekážku pre aplikácie ohlásenej technológie v elektronických zariadeniach, ale nemala by byť veľkým problémom pre automobilové aplikácie.
Tel: 86-0755-33065435
E-mail: info@vtcpower.com
Webstránka: www.vtcbattery.com
Adresa: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Čína
Horúce kľúčové slová: polymérová lítiová batéria,výrobca polymérovej lítiovej batérie,Lifepo4 batéria,Lítium-iónové polymérové (LiPo) batérie,Li-ion batéria,LiSoci2,NiMH-NiCD batéria,BMS batéria
V každodennom živote sa dozviete viac o používaní lítiových batérií, najmä nabíjacích zariadení a mobilných telefónov, aby ste predišli výbuchom spôsobeným príliš dlhým nabíjaním
