اصلاح منگنز برای باتری های لیتیوم یونی

اصلاح منگنز برای باتری های لیتیوم یونی

22 مارس 2021 - ذخیره انرژی باتری لیتیوم یون ذخیره انرژی لیتیوم یون
کاتدهای بدون کبالت می‌توانند با استفاده از یکی از ارزان‌ترین فلزات موجود، با مشکلات عرضه مقابله کنند.
محققان آمریکایی یک باتری لیتیوم یونی ساخته اند که از منگنز به عنوان ماده کاتد به جای کبالت یا نیکل سنتی استفاده می کند. این کار می‌تواند جایگزینی ارزان و فراوان برای این منابع گران‌تر و محدود ارائه کند و راهی برای برآورده کردن تقاضای رو به رشد برای ذخیره‌سازی انرژی لیتیوم-یون فراهم کند.

اکثر کاتدهای باتری لیتیوم یون به کبالت یا نیکل وابسته هستند زیرا به راحتی ساختارها را لایه لایه و مرتب نگه می دارند. اما در سال 2014، گروهی در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) به رهبری گربراند سدر نشان دادند که باتری‌های لیتیوم یونی با ساختار نامنظم می‌توانند تا زمانی که غنی از لیتیوم هستند کار کنند و این امکان را برای آزمایش‌های جدید و احتمالاً باز می‌کند. بهتر، مواد

سدر و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، ایالات متحده، اکنون باتری لیتیوم یونی با کاتد منگنز نامنظم ایجاد کرده‌اند و نشان داده‌اند که می‌تواند انرژی بیشتری نسبت به کبالت یا نیکل ذخیره کند. جین هیوک لی از MIT می گوید: ایده ما این بود که اگر بتوانیم کاتدهایی بسازیم که به لایه بندی اهمیتی نمی دهیم، می توانیم از طیف بسیار گسترده تری از فلزات استفاده کنیم. ما تصمیم گرفتیم به سراغ منگنز برویم زیرا یکی از ارزان ترین فلزات موجود است.

منگنز در حال حاضر در کاتدهای باتری لیتیوم یون لایه ای سنتی استفاده می شود، اما به عنوان یک فلز تثبیت کننده با دخالت کمی در ذخیره سازی الکترون استفاده می شود. تلاش‌های اخیر برای ساخت کاتدها صرفاً از منگنز نامنظم و سایر اکسیدهای فلزی محدود شده‌اند، زیرا زمانی که یون‌های لیتیوم در طول شارژ از کاتد به آند مبتنی بر لیتیوم حرکت می‌کنند، ناپایدار می‌شوند و ظرفیت خود را به دلیل فعالیت اکسیداسیون و کاهش بیش از حد اکسیژن از دست می‌دهند.

برای کاهش این فعالیت و به دست آوردن یک کاتد اکسید منگنز با ظرفیت بالا، تیم Ceder راهی برای تبادل دو الکترون از منگنز پیدا کرد، کاری که کاتدهای مبتنی بر نیکل با ظرفیت بالا به جای یک الکترون انجام می‌دهند. این شامل کاهش ظرفیت منگنز به Mn2 + با جایگزینی برخی از آنیون‌های اکسیژن با آنیون‌های فلوئور با ظرفیت پایین‌تر در حالی که برخی از کاتیون‌های منگنز با یون‌های نیوبیم و تیتانیوم با ظرفیت بالاتر جایگزین می‌شوند. این بدان معناست که ردوکس مضاعف کاتیون‌های منگنز می‌تواند از Mn2+ به Mn4+ رخ دهد و به بخش بالایی از یون‌های لیتیوم اجازه می‌دهد از کاتد به آند لیتیوم بدون ناپایدار شدن حرکت کنند.

سدر می گوید: نتایج مقیاس آزمایشگاهی ما [آزمایش چرخه باتری] چگالی انرژی کاتدهای ما (~ 1000 Wh/kg) را در مقایسه با کاتدهای موجود (600-700 Wh/kg) نشان می دهد. اما داده‌های ما در مقیاس تجاری نیستند، بنابراین آزمایش‌های بیشتر و بهینه‌سازی مواد ما باید دنبال شود.»

گلب یوشین، که ذخیره انرژی را در موسسه فناوری جورجیا، ایالات متحده بررسی می کند، می گوید: «در حالی که بهبودهای بیشتری در پایداری چرخه برای کاربردهای عملی مورد نیاز است، استراتژی گزارش شده نویدبخش است و امکان اکتشاف گسترده کاتیون های مختلف با ظرفیت بالا را فراهم می کند. «نیاز به کاهش ولتاژ سلول به مقادیر بسیار پایین ممکن است مانعی برای کاربردهای فناوری گزارش‌شده در دستگاه‌های الکترونیکی ایجاد کند، اما نباید برای کاربردهای خودرو مشکل بزرگی باشد.»


تلفن: 86-0755-33065435
ایمیل: info@vtcpower.com
وب سایت: www.vtcbattery.com
آدرس: شماره 10، جاده جین لینگ، پارک صنعتی ژونگکای، شهر هویژو، چین

کلمات کلیدی داغ: باتری لیتیوم پلیمری، سازنده باتری لیتیوم پلیمری، باتری Lifepo4، باتری های لیتیوم یون پلیمر (LiPo)، باتری لیتیوم یون، LiSoci2، باتری NiMH-NiCD، باتری BMS


در زندگی روزمره، برای جلوگیری از انفجارهای ناشی از شارژ طولانی مدت، درباره استفاده از باتری های لیتیومی، به ویژه دستگاه های شارژ و تلفن های همراه بیشتر بدانید.