Mangano perdarymas ličio jonų baterijoms
2021 m. kovo 22 d. – ličio jonų akumuliatoriaus energijos kaupimas ličio jonų energijos kaupiklis
Katodai be kobalto galėtų kovoti su tiekimo problemomis naudodami vieną pigiausių turimų metalų.
JAV mokslininkai sukūrė ličio jonų bateriją, kurioje kaip katodo medžiaga naudojamas manganas, o ne tradicinis kobaltas ar nikelis. Šis darbas galėtų pasiūlyti pigią ir gausią alternatyvą šiems vis brangesniems ir ribotiems ištekliams, suteikiantį galimybę patenkinti sparčiai augantį ličio jonų energijos kaupimo poreikį.
Dauguma ličio jonų baterijų katodų priklausė nuo kobalto arba nikelio, nes jie lengvai išlaiko struktūras sluoksniuotas ir tvarkingas. Tačiau 2014 m. Masačusetso technologijos instituto (MIT) grupė, vadovaujama Gerbrando Cederio, parodė, kad netvarkingos struktūros ličio jonų baterijos gali veikti tol, kol jose yra daug ličio, ir tai atveria galimybę išbandyti naujas ir galbūt geriau, medžiagos.
Cederis ir kolegos iš Kalifornijos universiteto ir Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos, JAV, dabar sukūrė ličio jonų bateriją su netvarkingu mangano katodu ir parodė, kad ji gali sukaupti daugiau energijos nei kobaltas ar nikelis. „Mūsų idėja buvo ta, kad jei galėtume pagaminti katodus ten, kur mums nerūpi sluoksniavimas, galėtume naudoti daug platesnį metalų spektrą“, - sako pagrindinis autorius Jinhyuk Lee iš MIT. „Nusprendėme rinktis manganą, nes tai vienas pigiausių metalų.
Manganas jau naudojamas tradiciniuose sluoksniuotuose ličio jonų baterijų katoduose, bet kaip stabilizuojantis metalas, mažai dalyvaujantis elektronų saugykloje. Pastarieji bandymai gaminti katodus vien iš netvarkingo mangano ir kitų metalų oksidų buvo riboti, nes jie tampa nestabilūs ir praranda pajėgumą dėl per didelio deguonies redokso aktyvumo, kai įkrovimo metu ličio jonai iš katodo pereina į ličio anodą.
Siekdama sumažinti šį aktyvumą ir gauti didelės talpos mangano oksido katodą, Cederio komanda rado būdą, kaip priversti manganą apsikeisti dviem elektronais, o tai daro didelės talpos nikelio pagrindu pagaminti katodai, o ne vienas. Tai apėmė mangano valentingumo sumažinimą iki Mn2+, kai kuriuos deguonies anijonus pakeičiant žemesnio valentingumo fluoro anijonais, o kai kuriuos mangano katijonus pakeičiant aukštesnio valentingumo niobio ir titano jonais. Tai reiškė, kad nuo Mn2+ iki Mn4+ gali įvykti dvigubas mangano katijonų redoksas, leidžiantis didelei daliai ličio jonų judėti iš katodo į ličio anodą, netapiant nestabiliu.
„Mūsų laboratorinės skalės [baterijos ciklo bandymo] rezultatai rodo, kad mūsų katodų energijos tankis yra gana didesnis (~1000 Wh/kg), palyginti su esamų katodų (600–700 Wh/kg), – sako Cederis. "Tačiau mūsų duomenys nėra komercinio masto, todėl turėtų būti atliekami tolesni mūsų medžiagų bandymai ir optimizavimas."
„Nors praktiniam pritaikymui reikia toliau tobulinti ciklo stabilumą, pateikta strategija yra daug žadanti ir leidžia plačiai ištirti įvairius didelio valentingumo katijonus“, – komentuoja Glebas Yushinas, tiriantis energijos kaupimą Džordžijos technologijos institute, JAV. „Būtinybė sumažinti elementų įtampą iki labai žemų verčių gali sudaryti kliūtis praneštos technologijos taikymui elektroniniuose įrenginiuose, tačiau tai neturėtų būti didelė problema automobilių pramonėje.
Tel.: 86-0755-33065435
paštas: info@vtcpower.com
Svetainė: www.vtcbattery.com
Adresas: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kinija
Karštieji raktažodžiai: polimero ličio baterija, polimero ličio baterijų gamintojas, Lifepo4 baterija, ličio jonų polimero (LiPo) baterijos, ličio jonų akumuliatorius, LiSoci2, NiMH-NiCD akumuliatorius, akumuliatoriaus BMS
Kasdieniame gyvenime sužinokite daugiau apie ličio baterijų, ypač įkrovimo įrenginių ir mobiliųjų telefonų, naudojimą, kad išvengtumėte sprogimų, kuriuos sukelia per ilgas įkrovimas
