Nieuws uit de sector

Mangaan-make-over voor lithium-ionbatterijen

2021-03-26
Mangaan-make-over voor lithium-ionbatterijen

22 maart 2021 - energieopslag lithium-ionbatterij energieopslag lithium-ionbatterij
Kobaltvrije kathodes zouden leveringsproblemen kunnen tegengaan door een van de goedkoopste beschikbare metalen te gebruiken.
Amerikaanse onderzoekers hebben een lithium-ionbatterij gemaakt die mangaan als kathodemateriaal gebruikt in plaats van traditioneel kobalt of nikkel. Het werk zou een goedkoop en overvloedig alternatief kunnen bieden voor deze steeds duurdere en beperktere bronnen, en een manier bieden om te voldoen aan de snel groeiende vraag naar lithium-ionenergieopslag.

De meeste kathodes van lithium-ionbatterijen zijn afhankelijk van kobalt of nikkel omdat ze structuren gemakkelijk gelaagd en geordend houden. Maar in 2014 toonde een groep van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) onder leiding van Gerbrand Ceder aan dat lithium-ionbatterijen met een ongeordende structuur konden werken zolang ze rijk waren aan lithium, waardoor de mogelijkheid werd geopend om nieuwe, en mogelijk beter, materialen.

Ceder en collega's van de University of California en het Lawrence Berkeley National Laboratory, VS, hebben nu een lithium-ionbatterij ontwikkeld met een ongeordende op mangaan gebaseerde kathode, en hebben aangetoond dat deze mogelijk meer energie kan opslaan dan kobalt of nikkel. â € ˜Ons idee was dat als we kathodes zouden kunnen maken waar we niet om gelaagdheid geven, we een veel breder spectrum van metalen zouden kunnen gebruikenâ € ™, zegt hoofdauteur Jinhyuk Lee van MIT. â € ˜We hebben besloten om voor mangaan te gaan, omdat het een van de goedkoopste metalen is die er zijn.â € ™

Mangaan wordt al gebruikt in traditionele gelaagde lithium-ionbatterijkathodes, maar als een stabiliserend metaal met weinig betrokkenheid bij elektronenopslag. Recente pogingen om kathodes puur te maken van ongeordend mangaan en andere metaaloxiden zijn beperkt gebleven omdat ze onstabiel worden en hun capaciteit verliezen als gevolg van een te hoge zuurstofredoxactiviteit wanneer lithiumionen tijdens het opladen van de kathode naar de op lithium gebaseerde anode gaan.

Om deze activiteit te verminderen en een mangaanoxidekathode met hoge capaciteit te verkrijgen, heeft het team van Ceder een manier gevonden om mangaan twee elektronen te laten uitwisselen, wat kathodes op nikkelbasis met hoge capaciteit doen in plaats van één. Dit omvatte het verlagen van de mangaanvalentie tot Mn2 + door sommige zuurstofanionen te vervangen door lagerwaardige fluoranionen, terwijl sommige mangaan-kationen werden verwisseld met hoger-valent niobium- en titaniumionen. Dit betekende dat dubbele redox van mangaan-kationen kon optreden van Mn2 + naar Mn4 +, waardoor een hoge fractie lithiumionen van de kathode naar de lithiumanode kon bewegen zonder onstabiel te worden.

â € ˜Onze resultaten op laboratoriumschaal [batterijcyclustest] laten een vrij hogere energiedichtheid zien van onze kathodes (~ 1000 Wh / kg) vergeleken met die van bestaande kathodes (600 - 700 Wh / kg), â € ™ zegt Ceder. â € ˜Maar onze gegevens zijn niet op commerciële schaal, dus verdere tests en optimalisatie van onze materialen zouden moeten volgen.â € ™

â € ˜Hoewel verdere verbeteringen in de cyclusstabiliteit nodig zijn voor praktische toepassingen, is de gerapporteerde strategie veelbelovend en maakt een brede verkenning van verschillende hoogwaardige kationen mogelijk, â € ™ zegt Gleb Yushin, die onderzoek doet naar energieopslag aan het Georgia Institute of Technology , VS. â € ˜De noodzaak om de celspanning terug te brengen tot zeer lage waarden kan een barrière vormen voor toepassingen van de gerapporteerde technologie op elektronische apparaten, maar zou geen groot probleem moeten zijn voor automobieltoepassingen.â € ™


Tel: 86-0755-33065435
Mail: [email protected]
Web: www.vtcbattery.com
Adres: nr. 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, China

Populaire trefwoorden: lithium-polymeerbatterij, fabrikant van polymeer-lithiumbatterijen, Lifepo4-batterij, lithium-ion-polymeer (LiPo) -batterijen, Li-ion-batterij, LiSoci2, NiMH-NiCD-batterij, batterij BMS


Leer in het dagelijks leven meer over het gebruik van lithiumbatterijen, met name oplaadapparaten en mobiele telefoons, om explosies door te lang opladen te voorkomen