Mangán átalakítás lítium-ion akkumulátorokhoz
2021. március 22. – Lítium-ion akkumulátor energiatároló lítium-ion energiatároló
A kobaltmentes katódok a rendelkezésre álló legolcsóbb fémek egyikének felhasználásával leküzdhetik az ellátási problémákat.
Amerikai kutatók olyan lítium-ion akkumulátort készítettek, amely mangánt használ katódanyagként a hagyományos kobalt vagy nikkel helyett. A munka olcsó és bőséges alternatívát kínálhat ezekre az egyre drágább és korlátozottabb erőforrásokra, módot nyújtva a lítium-ion energiatárolás iránti gyorsan növekvő kereslet kielégítésére.
A legtöbb lítium-ion akkumulátor katód kobalttól vagy nikkeltől függ, mert könnyen megtartják a szerkezeteket rétegesen és rendezetten. Ám 2014-ben a Massachusetts Institute of Technology (MIT) csoportja Gerbrand Ceder vezetésével megmutatta, hogy a rendezetlen szerkezetű lítium-ion akkumulátorok mindaddig működhetnek, amíg lítiumban gazdagok, így lehetőség nyílik új és esetleg új kipróbálásra. jobb, anyagok.
Ceder és munkatársai a Kaliforniai Egyetemen és a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban (USA) most egy rendezetlen mangánalapú katóddal rendelkező lítium-ion akkumulátort fejlesztettek ki, és kimutatták, hogy az potenciálisan több energiát képes tárolni, mint a kobalt vagy a nikkel. „Az volt az elképzelésünk, hogy ha olyan katódokat készíthetünk, ahol nem törődünk a rétegezéssel, akkor a fémek sokkal szélesebb spektrumát tudnánk használni” – mondja Jinhyuk Lee, az MIT vezető szerzője. "Úgy döntöttünk, hogy a mangánt választjuk, mivel ez az egyik legolcsóbb elérhető fém."
A mangánt már használják a hagyományos réteges lítium-ion akkumulátorkatódokban, de stabilizáló fémként, amely csekély mértékben vesz részt az elektrontárolásban. A közelmúltban a pusztán rendezetlen mangán és más fém-oxidok katódjainak előállítására irányuló kísérletek korlátozottak voltak, mert instabillá válnak, és elveszítik kapacitásukat a túl nagy oxigén-redox aktivitás miatt, amikor a lítium-ionok a katódról a lítium alapú anódra költöznek a töltés során.
Ennek az aktivitásnak a csökkentésére és a nagy kapacitású mangán-oxid katód előállítására a Ceder csapata megtalálta a módját, hogy a mangánt két elektron cseréjére bírják, amit a nagy kapacitású nikkelalapú katódok tesznek egy helyett. Ez magában foglalta a mangán vegyértékének Mn2+-ra való csökkentését oly módon, hogy bizonyos oxigénanionokat alacsonyabb vegyértékű fluor anionokkal helyettesítettek, míg néhány mangán kationt magasabb vegyértékű nióbium- és titánionokra cseréltek. Ez azt jelentette, hogy a mangánkationok kettős redoxja Mn2+-ról Mn4+-ra fordulhat elő, ami lehetővé teszi, hogy a lítium-ionok nagy része a katódról a lítium-anódra kerüljön anélkül, hogy instabillá válna.
„A laboratóriumi léptékű [akkumulátor-ciklus-teszt] eredményeink a katódjaink sokkal nagyobb energiasűrűségét mutatják (~1000 Wh/kg), mint a meglévő katódéké (600–700 Wh/kg)” – mondja Ceder. "De adataink nem kereskedelmi léptékűek, ezért további vizsgálatoknak és anyagaink optimalizálásának kell következnie."
„Bár a gyakorlati alkalmazásokhoz további fejlesztésekre van szükség a ciklusstabilitás terén, a bejelentett stratégia nagy ígéretekkel bír, és lehetővé teszi a különféle nagy vegyértékű kationok széles körű feltárását” – kommentálja Gleb Yushin, aki az amerikai Georgia Institute of Technology energiatárolási kérdéseivel foglalkozik. „Az, hogy a cellafeszültséget nagyon alacsony értékekre kell csökkenteni, gátat szabhat a bejelentett technológia elektronikai eszközökben történő alkalmazásának, de nem lehet nagy probléma az autóipari alkalmazásoknál.”
Tel: 86-0755-33065435
E-mail: info@vtcpower.com
Weboldal: www.vtcbattery.com
Cím: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kína
Hot Keywords: polimer lítium akkumulátor, polimer lítium akkumulátor gyártó, Lifepo4 akkumulátor, lítium-ion polimer (LiPo) akkumulátorok, lítium-ion akkumulátor, LiSoci2, NiMH-NiCD akkumulátor, akkumulátor BMS
A mindennapi életben tudjon meg többet a lítium akkumulátorok használatáról, különösen a töltőkészülékekről és a mobiltelefonokról, hogy elkerülje a túl hosszú töltés által okozott robbanásokat.
