Mangaani ümberkujundamine liitiumioonakude jaoks
22. märts 2021 – liitiumioonaku energiasalvesti liitiumioonaku energiasalvesti
Koobaltivabad katoodid võivad tarneprobleemidega toime tulla, kasutades ühte odavaimatest saadaolevatest metallidest.
USA teadlased on valmistanud liitiumioonaku, mis kasutab katoodimaterjalina traditsioonilise koobalti või nikli asemel mangaani. Töö võib pakkuda odavat ja rikkalikku alternatiivi nendele üha kallinevatele ja piiratud ressurssidele, pakkudes võimalust rahuldada kiiresti kasvavat nõudlust liitiumioonenergia salvestamise järele.
Enamik liitiumioonaku katoode on sõltunud koobaltist või niklist, kuna need hoiavad struktuure kergesti kihilisena ja korras. Kuid 2014. aastal näitas Gerbrand Cederi juhitud Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) rühm, et korrastamata struktuuriga liitiumioonakud võivad töötada seni, kuni need on liitiumirikkad, avades võimaluse katsetada uusi ja võib-olla ka parem, materjalid.
Ceder ja kolleegid California ülikoolist ja USA Lawrence Berkeley riiklikust laborist on nüüdseks välja töötanud liitiumioonaku, millel on korrastamata mangaanipõhise katood, ja näidanud, et see võib potentsiaalselt salvestada rohkem energiat kui koobalt või nikkel. "Meie idee oli, et kui saaksime teha katoode, kus me ei hooli kihilisusest, saaksime kasutada palju laiemat metallide spektrit," ütleb juhtiv autor Jinhyuk Lee MIT-ist. "Otsustasime mangaani kasuks, kuna see on üks odavamaid saadaolevaid metalle."
Mangaani kasutatakse juba traditsioonilistes kihilistes liitium-ioonaku katoodides, kuid stabiliseeriva metallina, mis ei osale elektronide salvestamisel. Hiljutised katsed valmistada katoode puhtalt korrastamata mangaanist ja muudest metallioksiididest on olnud piiratud, kuna liitiumioonid liiguvad laadimise ajal katoodilt liitiumipõhisele anoodile, kuna need muutuvad ebastabiilseks ja kaotavad hapniku liigse redoksaktiivsuse tõttu võimsuse.
Selle aktiivsuse vähendamiseks ja suure võimsusega mangaanoksiidkatoodi saamiseks leidis Cederi meeskond viisi, kuidas panna mangaan vahetama kahte elektroni, mida teevad suure võimsusega niklipõhised katoodid ühe elektroni asemel. See hõlmas mangaani valentsi alandamist Mn2+-ni, asendades mõned hapnikuanioonid madalama valentse fluori anioonidega, samal ajal asendades mõned mangaani katioonid kõrgema valentse nioobiumi ja titaani ioonidega. See tähendas, et mangaani katioonide topeltredoks võib toimuda vahemikust Mn2+ kuni Mn4+, võimaldades suurel osal liitiumioonidest liikuda katoodilt liitiumanoodile, muutumata ebastabiilseks.
"Meie labori skaala [akutsükli testi] tulemused näitavad meie katoodide energiatihedust (~1000 Wh/kg) võrreldes olemasolevate katoodidega (600–700 Wh/kg), " ütleb Ceder. "Kuid meie andmed ei ole kaubanduslikul skaalal, seega peaksid järgnema täiendavad testid ja meie materjalide optimeerimine."
"Kuigi praktiliste rakenduste jaoks on vaja tsükli stabiilsust veelgi parandada, on teatatud strateegial palju lubadusi ja see võimaldab laialdaselt uurida mitmesuguseid kõrge valentsusega katioone," kommenteerib Gleb Yushin, kes uurib energia salvestamist USA Georgia Tehnoloogiainstituudis. "Vajadus vähendada elemendi pinget väga madalatele väärtustele võib luua takistuse teatatud tehnoloogia rakendamisele elektroonikaseadmetes, kuid see ei tohiks olla suur probleem autotööstuses."
Tel: 86-0755-33065435
Post: info@vtcpower.com
Veebisait: www.vtcbattery.com
Aadress: No 10, JinLing Road, Zhongkai tööstuspark, Huizhou linn, Hiina
Kuumad märksõnad: polümeer-liitiumaku, polümeer-liitiumaku tootja, Lifepo4 aku, liitiumioonpolümeer (LiPo) akud, liitium-ioonaku, LiSoci2, NiMH-NiCD aku, aku BMS
Lugege lisateavet liitiumakude, eriti laadimisseadmete ja mobiiltelefonide kasutamise kohta igapäevaelus, et vältida liiga pikast laadimisest põhjustatud plahvatusi.
