Mangaanimuutos litiumioniakuille
22. maaliskuuta 2021 - litiumioniakun energian varastointi litiumionienergian varastointi
Kobolttittomat katodit voisivat torjua toimitusongelmia käyttämällä yhtä halvimmista saatavilla olevista metalleista.
Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat valmistaneet litiumioniakun, joka käyttää katodimateriaalina mangaania perinteisen koboltin tai nikkelin sijaan. Työ voisi tarjota halvan ja runsaan vaihtoehdon näille yhä kalliimmiksi ja rajallisemmille resursseille tarjoten tavan vastata nopeasti kasvavaan litiumionienergian varastointiin.
Useimmat litiumioniakkujen katodit ovat olleet riippuvaisia koboltista tai nikkelistä, koska ne pitävät rakenteet helposti kerroksittain ja järjestetyinä. Mutta vuonna 2014 Gerbrand Cederin johtama Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) ryhmä osoitti, että litiumioniakut, joiden rakenne on epäsäännöllinen, voivat toimia niin kauan, kun niissä on runsaasti litiumia, mikä avaa mahdollisuuden kokeilla uusia ja mahdollisesti uusia. paremmin, materiaalit.
Ceder ja kollegat Kalifornian yliopistosta ja Lawrence Berkeley National Laboratorysta USA:sta ovat nyt kehittäneet litiumioniakun, jossa on häiriötön mangaanipohjainen katodi, ja osoittaneet, että se voisi mahdollisesti varastoida enemmän energiaa kuin koboltti tai nikkeli. "Ajatuksemme oli, että jos voisimme valmistaa katodeja, joissa emme välitä kerrostamisesta, voisimme käyttää paljon laajempaa metallivalikoimaa", sanoo johtava kirjoittaja Jinhyuk Lee MIT:stä. "Päätimme valita mangaanin, koska se on yksi halvimmista saatavilla olevista metalleista."
Mangaania käytetään jo perinteisissä kerroksellisissa litiumioniakkukatodeissa, mutta stabiloivana metallina, jolla on vain vähän osallistumista elektronien varastointiin. Viimeaikaiset yritykset valmistaa katodeja puhtaasti häiriöttömästä mangaanista ja muista metallioksideista ovat olleet rajallisia, koska ne muuttuvat epävakaiksi ja menettävät kapasiteettinsa liian suuren hapen redox-aktiivisuuden vuoksi, kun litiumionit siirtyvät katodista litiumpohjaiselle anodille latauksen aikana.
Tämän aktiivisuuden vähentämiseksi ja suuren kapasiteetin mangaanioksidikatodin saamiseksi Cederin tiimi löysi tavan saada mangaani vaihtamaan kaksi elektronia, kuten suurikapasiteettiset nikkelipohjaiset katodit tekevät yhden elektronin sijasta. Tämä sisälsi mangaanin valenssin alentamisen Mn2+:ksi korvaamalla jotkut happianionit alhaisemmanarvoisilla fluorianioneilla samalla kun jotkin mangaanikationit vaihdettiin korkeammanarvoisilla niobi- ja titaani-ioneilla. Tämä tarkoitti, että mangaanikationien kaksinkertainen redox saattoi tapahtua Mn2+:sta Mn4+:ksi, jolloin suuri osa litiumioneista voi siirtyä katodilta litiumanodille muuttumatta epävakaaksi.
"Laboratoriomittakaavassa [akun kiertotesti] -tuloksemme osoittavat katodien energiatiheyden olevan melko korkea (~1000 Wh/kg) verrattuna olemassa olevien katodien energiatiheyteen (600–700 Wh/kg), Ceder sanoo. "Mutta tietomme eivät ole kaupallisessa mittakaavassa, joten lisätestejä ja materiaaliemme optimointia pitäisi seurata."
"Vaikka syklin vakauden lisäparannuksia tarvitaan käytännön sovelluksiin, raportoitu strategia on lupaava ja mahdollistaa laajan tutkimisen erilaisista korkeaarvoisista kationeista", kommentoi Gleb Yushin, joka tutkii energian varastointia Georgia Institute of Technologyssa, Yhdysvalloissa. "Tarve alentaa kennojen jännite hyvin alhaisiin arvoihin voi luoda esteen raportoidun teknologian sovelluksille elektroniikkalaitteissa, mutta sen ei pitäisi olla iso asia autoteollisuuden sovelluksille."
Puh: 86-0755-33065435
Sähköposti: info@vtcpower.com
Verkkosivusto: www.vtcbattery.com
Osoite: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kiina
Kuumat avainsanat: polymeerilitiumparisto, polymeerilitiumpariston valmistaja, Lifepo4-akku, litiumionipolymeeri (LiPo) -akut, litiumioniakku, LiSoci2, NiMH-NiCD-akku, akku BMS
Opi päivittäisessä elämässä lisää litiumakkujen, erityisesti latauslaitteiden ja matkapuhelimien, käytöstä, jotta vältät liian pitkän latauksen aiheuttamat räjähdykset
