Manganová úprava pro lithium-iontové baterie
22. března 2021 – úložiště energie lithium-iontové baterie úložiště lithium-iontové energie
Katody bez kobaltu by mohly řešit problémy s dodávkami použitím jednoho z nejlevnějších dostupných kovů.
Američtí vědci vyrobili lithium-iontovou baterii, která používá jako katodový materiál mangan místo tradičního kobaltu nebo niklu. Práce by mohla nabídnout levnou a bohatou alternativu k těmto stále dražším a omezeným zdrojům a poskytnout způsob, jak uspokojit rychle rostoucí poptávku po skladování lithium-iontové energie.
Většina katod lithium-iontových baterií závisí na kobaltu nebo niklu, protože snadno udržují struktury vrstvené a uspořádané. Ale v roce 2014 skupina na Massachusetts Institute of Technology (MIT) vedená Gerbrandem Cederem ukázala, že lithium-iontové baterie s neuspořádanou strukturou mohou fungovat, pokud jsou bohaté na lithium, čímž se otevřela možnost vyzkoušet nové, popř. lépe, materiály.
Ceder a kolegové z University of California a Lawrence Berkeley National Laboratory, USA, nyní vyvinuli lithium-iontovou baterii s neuspořádanou katodou na bázi manganu a ukázali, že by mohla potenciálně uložit více energie než kobalt nebo nikl. „Naší myšlenkou bylo, že pokud bychom dokázali vyrobit katody tam, kde se nestaráme o vrstvení, mohli bychom použít mnohem širší spektrum kovů,“ říká hlavní autor Jinhyuk Lee z MIT. "Rozhodli jsme se pro mangan, protože je to jeden z nejlevnějších dostupných kovů."
Mangan se již používá v tradičních vrstvených lithium-iontových bateriových katodách, ale jako stabilizační kov s malým podílem na ukládání elektronů. Nedávné pokusy vyrobit katody čistě z neuspořádaných oxidů manganu a jiných kovů byly omezené, protože se stávají nestabilními a ztrácejí kapacitu v důsledku příliš velké redoxní aktivity kyslíku, když se ionty lithia během nabíjení pohybují z katody na anodu na bázi lithia.
Ke snížení této aktivity a získání vysokokapacitní katody na bázi oxidu manganu našel Cederův tým způsob, jak přimět mangan k výměně dvou elektronů, což je to, co dělají vysokokapacitní katody na bázi niklu namísto jednoho. To zahrnovalo snížení valence manganu na Mn2+ nahrazením některých aniontů kyslíku anionty fluoru s nižší valencí a výměnou některých kationtů manganu za ionty niobu a titanu s vyšší mocností. To znamenalo, že dvojitý redox kationtů manganu by mohl nastat z Mn2+ na Mn4+, což umožnilo velkému podílu lithiových iontů přesunout se z katody na lithiovou anodu, aniž by se staly nestabilními.
„Výsledky našeho laboratorního měřítka [test cyklování baterií] ukazují poměrně vyšší hustotu energie našich katod (~1000 Wh/kg) ve srovnání s hustotou stávajících katod (600–700 Wh/kg),“ říká Ceder. "Naše data však nejsou v komerčním měřítku, takže by měly následovat další testy a optimalizace našich materiálů."
„Zatímco pro praktické aplikace jsou zapotřebí další zlepšení stability cyklu, uvedená strategie je velmi slibná a umožňuje široké zkoumání různých vysoce mocných kationtů,“ komentuje Gleb Yushin, který zkoumá skladování energie na Georgia Institute of Technology, USA. „Potřeba snížit napětí článků na velmi nízké hodnoty může vytvořit překážku pro aplikace oznámené technologie v elektronických zařízeních, ale neměla by být velkým problémem pro automobilové aplikace.
Tel: 86-0755-33065435
E-mail: info@vtcpower.com
Web: www.vtcbattery.com
Adresa: No 10, JinLing Road, Průmyslový park Zhongkai, Huizhou City, Čína
Horká klíčová slova: polymerová lithiová baterie,výrobce polymerové lithiové baterie,Lifepo4 baterie,Lithium-iontové polymerové (LiPo) baterie,Li-ion baterie,LiSoci2,NiMH-NiCD baterie,Baterie BMS
V každodenním životě se dozvíte více o používání lithiových baterií, zejména nabíjecích zařízení a mobilních telefonů, abyste se vyhnuli explozím způsobeným příliš dlouhým nabíjením
