Mangánová premena na lítium-iónové batérie
22. marca 2021 - lítium-iónová batéria na uskladnenie energie lítium-iónová energia na uskladnenie
Katódy bez kobaltu by mohli bojovať proti problémom s dodávkami pomocou jedného z najlacnejších dostupných kovov.
Americkí vedci vyrobili lítium-iónovú batériu, ktorá ako materiál katódy používa mangán namiesto tradičného kobaltu alebo niklu. Táto práca by mohla ponúknuť lacnú a bohatú alternatívu k týmto čoraz nákladnejším a obmedzeným zdrojom, čo by poskytlo spôsob, ako uspokojiť rýchlo rastúci dopyt po lítium-iónovej energii.
Väčšina katiónov lítium-iónových batérií závisela od kobaltu alebo niklu, pretože ľahko udržiavajú štruktúry vrstvené a usporiadané. Ale v roku 2014 skupina na Massachusettskom technologickom inštitúte (MIT) vedená Gerbrandom Cederom ukázala, že lítium-iónové batérie s narušenou štruktúrou môžu fungovať, pokiaľ sú bohaté na lítium, čo otvára možnosť vyskúšať nové, prípadne lepšie materiály.
Ceder a kolegovia z Kalifornskej univerzity a Národného laboratória Lawrencea Berkeleyho v USA teraz vyvinuli lítium-iónovú batériu s narušenou katódou na báze mangánu a ukázali, že môže potenciálne ukladať viac energie ako kobalt alebo nikel. „Našou myšlienkou bolo, že ak by sme mohli vyrábať 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 batériách, ale ako stabilizačný kov s malou účasťou na skladovaní elektrónov. Posledné pokusy vyrobiť katódy čisto z neusporiadaného mangánu a iných oxidov kovov boli obmedzené, pretože sú nestabilné a strácajú kapacitu v dôsledku príliš veľkej redoxnej aktivity kyslíka, keď sa lítne ióny počas nabíjania pohybujú z katódy na lítiovú anódu.
Na zníženie tejto aktivity a získanie vysokokapacitnej katódy na báze oxidu mangánu našiel tím Ceder ™ spôsob, ako prinútiť mangán k výmene dvoch elektrónov, čo je to, čo robia vysokokapacitné katódy na báze niklu, namiesto jedného. To zahŕňalo zníženie valencie mangánu na Mn2 + substitúciou niektorých kyslíkových aniónov nízko valentnými aniónmi fluóru, zatiaľ čo niektoré katióny mangánu sa zamieňali za vysoko valentné ióny nióbu a titánu. To znamenalo, že od Mn2 + k Mn4 + mohlo dôjsť k dvojitému redoxu katiónov mangánu, čo umožnilo vysokej frakcii lítiových iónov pohybovať sa z katódy na lítiovú anódu bez toho, aby sa stala nestabilnou.
„Výsledky našej laboratórnej stupnice [test cyklovania batérie] ukazujú pomerne vyššiu hustotu energie našich katód (~ 1 000 Wh / kg) v porovnaní s existujúcimi katódami (600 - 700 Wh / kg),“ hovorí Ceder. „Naše údaje však nie sú v komerčnom meradle, preto by mali nasledovať ďalšie testy a optimalizácia našich materiálov.“
„Aj keď sú pre praktické aplikácie potrebné ďalšie zlepšenia stability cyklu, uvádzaná stratégia má veľký prísľub a umožňuje rozsiahly prieskum rôznych vysoko valentných 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 uvádzanej technológie na elektronické zariadenia, ale pre automobilové aplikácie by to nemala byť veľká vec.“
Tel: 86-0755-33065435
Mail: info@vtcpower.com
Web: www.vtcbattery.com
Adresa: č. 10, JinLing Road, priemyselný park Zhongkai, mesto Huizhou, Čína
Horúce kľúčové slová: polymérna lítiová batéria, výrobca polymérnych lítiových batérií, batéria Lifepo4, lítium-iónové polymérové (LiPo) batérie, lítium-iónová batéria, LiSoci2, NiMH-NiCD batéria, batéria BMS
V každodennom živote sa dozviete viac o používaní lítiových batérií, najmä nabíjacích zariadení a mobilných telefónov, aby ste predišli výbuchom spôsobeným príliš dlhým nabíjaním.
