Mangan makeover for litiumionbatterier
22. mars 2021 - litiumionbatteri energilagring litiumionenergilagring
Koboltfrie katoder kan bekjempe forsyningsspørsmål ved å bruke et av de billigste metallene som er tilgjengelige.
Amerikanske forskere har laget et litiumionbatteri som bruker mangan som katodemateriale i stedet for tradisjonell kobolt eller nikkel. Arbeidet kan tilby et billig og rikelig alternativ til disse stadig dyrere og begrensede ressursene, og gir en måte å møte den raskt voksende etterspørselen etter lagring av litiumioner.
De fleste litiumionbatterikatoder har avhengig av kobolt eller nikkel fordi de lett holder strukturer lagvis og bestilt. Men i 2014 viste en gruppe ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) ledet av Gerbrand Ceder at litiumionbatterier med en uordnet struktur kunne fungere så lenge de var rike på litium, noe som åpnet for muligheten til å prøve ut nye, og muligens bedre, materialer.
Ceder og kollegaer ved University of California og Lawrence Berkeley National Laboratory, USA, har nå utviklet et litiumionbatteri med en forstyrret manganbasert katode, og vist at det potensielt kan lagre mer energi enn kobolt eller nikkel. â € ˜Ideen vår var at hvis vi kunne lage katoder der vi ikke bryr oss om lagdeling, kunne vi bruke et mye bredere spekter av metaller, sier lederforfatter Jinhyuk Lee fra MIT. â € ˜Vi bestemte oss for å gå etter mangan, da det er et av de billigste metallene som er tilgjengelige.â € ™
Mangan brukes allerede i tradisjonelle lagdelte litiumionbatterikatoder, men som et stabiliserende metall med lite involvering i elektronlagring. Nylige forsøk på å lage katoder utelukkende fra forstyrret mangan og andre metalloksider har vært begrenset fordi de blir ustabile og mister kapasitet på grunn av for mye oksygenredoksaktivitet når litiumioner beveger seg fra katoden til den litiumbaserte anoden under lading.
For å redusere denne aktiviteten og for å oppnå en manganoksydkatode med høy kapasitet, fant Ceder's team en måte å få mangan til å utveksle to elektroner, det er hva nikkelbaserte katoder med høy kapasitet gjør i stedet for en. Dette innebar å senke manganvalensen til Mn2 + ved å erstatte noen oksygenioner med lavere valente fluorioner mens de byttet noen mangankationer med høyere valente niob- og titanioner. Dette betydde at dobbelt redoks av mangankationer kunne forekomme fra Mn2 + til Mn4 +, slik at en høy andel litiumioner kunne bevege seg fra katoden til litiumanoden uten å bli ustabil.
â € resultsResultatene fra laboratorieskala [batterisyklus] viser ganske høyere energitetthet for katodene våre (~ 1000 Wh / kg) sammenlignet med eksisterende katoder (600–700 Wh / kg), â € ™ sier Ceder. â € œMen dataene våre er ikke i kommersiell skala, så ytterligere tester og optimalisering av materialene våre bør følge. ”
â € Mens det er behov for ytterligere forbedring av syklusstabilitet for praktiske bruksområder, har den rapporterte strategien et stort løfte og gir mulighet for en bred utforskning av ulike høykvalitets kationer, kommenterer Gleb Yushin, som undersøker energilagring ved Georgia Institute of Technology , USA. â € ˜Behovet for å redusere cellespenningen til svært lave verdier kan skape en barriere for applikasjoner av rapportert teknologi på elektroniske enheter, men bør ikke være en stor avtale for bilindustrien .â € ™
Tlf: 86-0755-33065435
E-post: info@vtcpower.com
Nett: www.vtcbattery.com
Adresse: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kina
Hot Keywords: polymer litium batteri, polymer litium batteriprodusent, Lifepo4 batteri, Lithium-ion polymer (LiPo) batterier, Li-ion batteri, LiSoci2, NiMH-NiCD batteri, Batteri BMS
Lær mer om bruk av litiumbatterier, spesielt ladeenheter og mobiltelefoner i det daglige, for å unngå eksplosjoner forårsaket av lading for lenge
