Переробка марганцю для літій-іонних акумуляторів
22 березня 2021 р. - літій-іонний акумулятор, накопичувач енергії, літій-іонний накопичувач енергії
Безкобальтові катоди можуть боротися з проблемами постачання, використовуючи один з найдешевших металів.
Американські дослідники виготовили літій-іонну батарею, яка використовує марганець як катодний матеріал замість традиційного кобальту або нікелю. Робота могла б запропонувати дешеву та велику альтернативу цим дедалі дорожчим та обмеженим ресурсам, забезпечуючи спосіб задоволення стрімко зростаючого попиту на літій-іонний накопичувач енергії.
Більшість катодів літій-іонних акумуляторів залежать від кобальту або нікелю, оскільки вони легко тримають структури шаруватими та упорядкованими. Але в 2014 році група в Массачусетському технологічному інституті (MIT) під керівництвом Гербранда Седера показала, що літій-іонні акумулятори з невпорядкованою структурою можуть працювати до тих пір, поки вони багаті літієм, відкриваючи можливість випробувати нові, і, можливо, краще, матеріали.
Седер та його колеги з Каліфорнійського університету та Національної лабораторії Лоуренса Берклі, США, зараз розробили літій-іонну батарею з невпорядкованим катодом на основі марганцю та показали, що вона потенційно може зберігати більше енергії, ніж кобальт або нікель. «Наша ідея полягала в тому, що якби ми могли виготовити катоди там, де нас не хвилює шарування, ми могли б використовувати набагато ширший спектр металів», - говорить провідний автор Джинхюк Лі з MIT. «Ми вирішили піти на марганець, оскільки це один з найдешевших металів»
Марганець вже використовується в традиційних шаруватих катодах літій-іонних акумуляторів, але як стабілізуючий метал з незначною участю в накопиченні електронів. Нещодавні спроби виготовлення катодів суто з невпорядкованих оксидів марганцю та інших металів були обмежені, оскільки вони стають нестійкими та втрачають здатність через занадто велику окисно-відновну активність кисню, коли іони літію переміщаються з катода на анод на основі літію під час зарядки.
Щоб зменшити цю активність і отримати катод оксиду марганцю високої ємності, команда Седера знайшла спосіб отримати марганець для обміну двома електронами, що і роблять катоди на основі нікелю замість одного. Це передбачало зниження валентності марганцю до Mn2 +, замінюючи деякі аніони кисню нижчими валентними аніонами фтору, замінюючи деякі катіони марганцю на більш валентні іони ніобію та титану. Це означало, що подвійний окислювально-відновний процес катіонів марганцю може відбуватися від Mn2 + до Mn4 +, дозволяючи високій частці іонів літію рухатися від катода до аноду літію, не стаючи нестійким.
«Результати нашої лабораторної шкали [випробування на заряді батареї] показують досить високу щільність енергії наших катодів (~ 1000 Вт / кг) порівняно з існуючими катодами (600 - 700 Вт / кг)», - говорить Седер. «Але наші дані не в комерційному масштабі, тому слід провести подальші випробування та оптимізацію наших матеріалів».
«Незважаючи на те, що для практичних застосувань необхідні подальші вдосконалення стабільності циклу, зазначена стратегія має великі перспективи і дозволяє широко досліджувати різні висококалентні катіони», - коментує Гліб Юшин, який займається дослідженням накопичення енергії в Грузинському технологічному інституті. , НАС. «Потреба знизити напругу в комірці до дуже низьких значень може створити перешкоду для застосування заявленої технології до електронних пристроїв, але це не повинно бути великою проблемою для автомобільних додатків».
Тел: 86-0755-33065435
Пошта: info@vtcpower.com
Веб: www.vtcbattery.com
Адреса: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, місто Хуйчжоу, Китай
Гарячі ключові слова: полімерна літієва батарея, виробник полімерних літієвих батарей, батарея Lifepo4, літій-іонні полімерні (LiPo) батареї, літій-іонна батарея, LiSoci2, NiMH-NiCD батарея, акумулятор BMS
У повсякденному житті дізнайтеся більше про використання літієвих батарей, особливо зарядних пристроїв та мобільних телефонів, щоб уникнути вибухів, спричинених занадто довгою зарядкою
