Преобразуване на манган за литиево-йонни батерии
22 март 2021 г. - литиево-йонна батерия за съхранение на енергия литиево-йонно съхранение на енергия
Катодите без кобалт могат да се борят с проблемите на доставките, като използват един от най-евтините налични метали.
Американски изследователи създадоха литиево-йонна батерия, която използва манган като катоден материал вместо традиционния кобалт или никел. Работата може да предложи евтина и изобилна алтернатива на тези все по-скъпи и ограничени ресурси, предоставяйки начин за посрещане на бързо нарастващото търсене на литиево-йонно съхранение на енергия.
Повечето катоди на литиево-йонни батерии зависят от кобалт или никел, защото те лесно поддържат структурите наслоени и подредени. Но през 2014 г. група от Масачузетския технологичен институт (MIT), ръководена от Gerbrand Ceder, показа, че литиево-йонните батерии с нарушена структура могат да работят, стига да са богати на литий, отваряйки възможността да се изпробват нови и евентуално по-добре, материали.
Ceder и колеги от Калифорнийския университет и Националната лаборатория Lawrence Berkeley, САЩ, сега са разработили литиево-йонна батерия с неподреден катод на базата на манган и са показали, че тя потенциално може да съхранява повече енергия от кобалта или никела. „Нашата идея беше, че ако можем да направим катоди, където не ни е грижа за наслояването, можем да използваме много по-широк спектър от метали“, казва водещият автор Jinhyuk Lee от MIT. „Решихме да изберем манган, тъй като той е един от най-евтините налични метали.“
Манганът вече се използва в традиционните слоести катоди на литиево-йонни батерии, но като стабилизиращ метал с малко участие в съхранението на електрони. Последните опити да се направят катоди само от неподреден манган и други метални оксиди са ограничени, защото те стават нестабилни и губят капацитет поради твърде много кислородна редокс активност, когато литиевите йони се движат от катода към литиевия анод по време на зареждане.
За да се намали тази активност и да се получи катод от манганов оксид с голям капацитет, екипът на Ceder намери начин да накара мангана да обмени два електрона, което правят катодите на базата на никел с голям капацитет, вместо един. Това включва понижаване на валентността на мангана до Mn2+ чрез заместване на някои кислородни аниони с по-нисковалентни флуорни аниони, докато се заменят някои манганови катиони с по-високо валентни ниобиеви и титаниеви йони. Това означаваше, че може да възникне двойно редокс на манганови катиони от Mn2+ до Mn4+, позволявайки голяма част от литиеви йони да се преместят от катода към литиевия анод, без да станат нестабилни.
„Резултатите от нашия лабораторен мащаб [тест за цикъл на батерията] показват доста по-висока енергийна плътност на нашите катоди (~1000 Wh/kg) в сравнение с тази на съществуващите катоди (600–700 Wh/kg)“, казва Ceder. „Но нашите данни не са в търговски мащаб, така че трябва да последват допълнителни тестове и оптимизиране на нашите материали.“
„Въпреки че са необходими допълнителни подобрения в стабилността на цикъла за практически приложения, докладваната стратегия има голямо обещание и позволява широко изследване на различни високовалентни катиони“, коментира Глеб Юшин, който изследва съхранението на енергия в Технологичния институт на Джорджия, САЩ. „Необходимостта да се намали напрежението на клетката до много ниски стойности може да създаде бариера за приложенията на докладваната технология към електронни устройства, но не би трябвало да е голяма работа за автомобилните приложения.“
Тел.: 86-0755-33065435
Поща: info@vtcpower.com
Уебсайт: www.vtcbattery.com
Адрес: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Китай
Горещи ключови думи: полимерна литиева батерия, производител на полимерна литиева батерия, Lifepo4 батерия, литиево-йонни полимерни (LiPo) батерии, литиево-йонна батерия, LiSoci2, NiMH-NiCD батерия, батерия BMS
В ежедневието научете повече за използването на литиеви батерии, особено устройства за зареждане и мобилни телефони, за да избегнете експлозии, причинени от твърде дълго зареждане
