锰锂离子电池的改造

美国研究人员已经使用锰作为负极材料的锂离子电池,而不是传统的钴或镍。工作可以提供一种廉价和丰富的选择越来越昂贵的和有限的资源,提供一种方式来满足快速增长的锂离子储能的需求。

大多数锂离子电池阴极取决于钴或镍,因为他们很容易保持结构分层和命令。但在2014年,一群在麻省理工学院(MIT)为首Gerbrand Ceder显示,具有无序结构的锂离子电池可以工作,只要他们丰富的锂尝试新开放的可能性,并可能更好,材料。

转让人和同事在加州大学劳伦斯伯克利国家实验室,我们已经开发了一种锂离子电池无序manganese-based阴极,并表明它可以存储更多的能量比钴或镍。“我们的想法是,如果我们可以使阴极不在乎分层,我们可以使用更广泛范围的金属,”作者说Jinhyuk李从麻省理工学院。我们决定去,因为它是最便宜的金属锰可用。”

锰已经使用在传统分层锂离子电池阴极但作为稳定金属很少参与电子存储。最近尝试从无序锰和其他金属氧化物阴极纯粹是有限的,因为他们变得不稳定和失去能力由于过多的氧气氧化还原活动时,锂离子从阴极移动到阳极锂离子充电。

减少这个活动和获得高容量锰氧化物阴极,转让人的团队找到一种方法让锰交换两个电子,这就是高容量镍阴极做的,而不是一个。这涉及到降低锰价锰^{2 +}用一些lower-valent氧阴离子氟阴离子交换一些阳离子higher-valent铌和钛锰离子。这意味着双重氧化还原锰阳离子可以从锰发生^{2 +}对锰^{4 +},允许一个高分数的锂离子从阴极移动到阳极锂而变得不稳定。

我们的实验室规模(电池循环试验)结果显示相当高的能量密度阴极(~ 1000 Wh /公斤)相比,现有的阴极(600 - 700 Wh /公斤),“转让人说。但我们的数据不是在商业规模,从而进一步测试和优化我们的材料应该遵循。

虽然需要进一步改进周期稳定的实际应用,报道策略拥有更大的潜力,允许广泛探索各种高化合价的阳离子,”评论Gleb Yushin在乔治亚理工学院的调查能源储存技术,我们。的需要减少电池电压很低的值可能为应用程序创建一个障碍的报道技术电子设备,但不应该为汽车应用程序是一个大问题。”