Makeover μαγγάνιο για μπαταρίες ιόντων λιθίου
22 Μαρ 2021 - αποθήκευση ενέργειας μπαταρίας ιόντων λιθίου αποθήκευση ενέργειας ιόντων λιθίου
Κάθοδοι χωρίς κοβάλτιο θα μπορούσαν να καταπολεμήσουν τα προβλήματα τροφοδοσίας χρησιμοποιώντας ένα από τα φθηνότερα διαθέσιμα μέταλλα.
Οι ερευνητές των ΗΠΑ έχουν κατασκευάσει μια μπαταρία ιόντων λιθίου που χρησιμοποιεί μαγγάνιο ως υλικό καθόδου αντί για παραδοσιακό κοβάλτιο ή νικέλιο. Το έργο θα μπορούσε να προσφέρει μια φτηνή και άφθονη εναλλακτική λύση σε αυτούς τους ολοένα και πιο ακριβούς και περιορισμένους πόρους, παρέχοντας έναν τρόπο για την κάλυψη της ταχέως αυξανόμενης ζήτησης αποθήκευσης ενέργειας ιόντων λιθίου.
Οι περισσότερες κάθοδοι μπαταριών ιόντων λιθίου εξαρτώνται από κοβάλτιο ή νικέλιο, επειδή διατηρούν εύκολα τις δομές σε στρώσεις και παραγγελίες. Αλλά το 2014 μια ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) με επικεφαλής τον Gerbrand Ceder έδειξε ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου με διαταραγμένη δομή θα μπορούσαν να λειτουργήσουν όσο ήταν πλούσιες σε λίθιο, ανοίγοντας τη δυνατότητα να δοκιμάσουμε νέα και πιθανώς καλύτερα, υλικά.
Ο Ceder και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας και στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley των ΗΠΑ, έχουν αναπτύξει τώρα μια μπαταρία ιόντων λιθίου με μια διαταραγμένη κάθοδο με βάση το μαγγάνιο και έδειξαν ότι θα μπορούσε ενδεχομένως να αποθηκεύσει περισσότερη ενέργεια από το κοβάλτιο ή το νικέλιο. «Η ιδέα μας ήταν ότι αν μπορούσαμε να φτιάξουμε καθόδους όπου δεν νοιαζόμαστε για στρώσεις, θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε ένα πολύ ευρύτερο φάσμα μετάλλων», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Jinhyuk Lee από το MIT. "Αποφασίσαμε να πάμε για μαγγάνιο, καθώς είναι ένα από τα φθηνότερα διαθέσιμα μέταλλα."
Το μαγγάνιο χρησιμοποιείται ήδη σε παραδοσιακές στρώσεις μπαταριών ιόντων λιθίου με στρώσεις αλλά ως μέταλλο σταθεροποίησης με μικρή συμμετοχή στην αποθήκευση ηλεκτρονίων. Οι πρόσφατες προσπάθειες για την παραγωγή καθόδων καθαρά από διαταραγμένο μαγγάνιο και άλλα μεταλλικά οξείδια έχουν περιοριστεί επειδή καθίστανται ασταθείς και χάνουν την ικανότητα λόγω υπερβολικής δραστικότητας οξυγόνου όταν ο ιόντων λιθίου μετακινείται από την κάθοδο στην άνοδο με βάση το λίθιο κατά τη φόρτιση.
Για τη μείωση αυτής της δραστηριότητας και για την απόκτηση καθόδου οξειδίου του μαγγανίου υψηλής χωρητικότητας, η ομάδα του Ceder βρήκε έναν τρόπο να κάνει το μαγγάνιο να ανταλλάξει δύο ηλεκτρόνια, κάτι που κάνουν οι κάθοδοι με βάση το νικέλιο υψηλής χωρητικότητας, αντί ενός. Αυτό περιελάμβανε τη μείωση του σθένους μαγγανίου σε Mn2 + αντικαθιστώντας ορισμένα ανιόντα οξυγόνου με ανιόντα φθορίου χαμηλότερου σθένους ενώ ανταλλάξαμε μερικά κατιόντα μαγγανίου με ιόντα νιοβίου και τιτανίου υψηλότερου σθένους. Αυτό σήμαινε ότι η διπλή οξειδοαναγωγή κατιόντων μαγγανίου θα μπορούσε να συμβεί από Mn2 + σε Mn4 +, επιτρέποντας σε ένα υψηλό κλάσμα ιόντων λιθίου να κινηθεί από την κάθοδο στην άνοδο του λιθίου χωρίς να γίνει ασταθής.
«Τα αποτελέσματα της εργαστηριακής μας κλίμακας [δοκιμή κύκλου μπαταρίας] δείχνουν πολύ μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα των καθόδων μας (~ 1000 Wh / kg) σε σύγκριση με εκείνη των υπαρχόντων καθόδων (600â € 700 700 / kg),» λέει ο Ceder. «Αλλά τα δεδομένα μας δεν είναι σε εμπορική κλίμακα, επομένως θα πρέπει να ακολουθούν περαιτέρω δοκιμές και βελτιστοποίηση του υλικού μας».
«Ενώ απαιτούνται περαιτέρω βελτιώσεις στη σταθερότητα του κύκλου για πρακτικές εφαρμογές, η αναφερόμενη στρατηγική έχει μεγάλη υπόσχεση και επιτρέπει μια ευρεία εξερεύνηση διαφόρων υψηλών κατιόντων,» σχολιάζει ο Gleb Yushin, ο οποίος ερευνά την αποθήκευση ενέργειας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας. ΗΠΑ. â € ˜Η ανάγκη μείωσης της τάσης των κυψελών σε πολύ χαμηλές τιμές μπορεί να δημιουργήσει εμπόδιο για εφαρμογές της αναφερόμενης τεχνολογίας σε ηλεκτρονικές συσκευές, αλλά δεν πρέπει να αποτελεί μεγάλη υπόθεση για εφαρμογές αυτοκινήτων. »
Τηλ: 86-0755-33065435
Mail: info@vtcpower.com
Ιστότοπος: www.vtcbattery.com
Διεύθυνση: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Κίνα
Hot Keywords: μπαταρία πολυμερούς λιθίου, κατασκευαστής μπαταριών πολυμερούς λιθίου, μπαταρία Lifepo4, μπαταρίες ιόντων λιθίου (LiPo), μπαταρία ιόντων λιθίου, LiSoci2, μπαταρία NiMH-NiCD, μπαταρία BMS
Στην καθημερινή ζωή, μάθετε περισσότερα σχετικά με τη χρήση μπαταριών λιθίου, ειδικά συσκευών φόρτισης και κινητών τηλεφώνων, για να αποφύγετε εκρήξεις που προκαλούνται από φόρτιση για πολύ καιρό
