Japonští vědci z Yokohamské národní univerzity předvedli slibnou alternativu k nikl-kobaltovým bateriím pro elektromobily.
Jejich přístup spoléhá na použití manganu v anodě k vytvoření baterie s vysokou hustotou energie, která je nákladově efektivní a udržitelná.
Výrobci elektrických vozidel preferují nikl-kobaltové baterie, protože nabízejí vyšší hustotu energie, což znamená delší dojezd v menším akumulátoru. Obě součásti jsou však velmi drahé a relativně vzácné, což z nich dělá neudržitelné možnosti, když se po celém světě rozrůstá používání elektrických vozidel.
Lithium-iontové (Li-ion) baterie jsou preferovanou volbou dobíjecích baterií ve většině elektronických zařízení. Jejich nízká energetická hustota je však oproti elektromobilům znevýhodňuje. Výzkumné a vývojové snahy o jejich zlepšení vedly k lepším možnostem lithium-iontových baterií.
Byly také provedeny experimenty s manganem v materiálu anody spolu s lithiem, jako je LiMn02. Aplikace však byly omezeny kvůli špatnému výkonu elektrody. Výzkumníci z Yokohamské národní univerzity (YNU) v Japonsku se tímto problémem zabývali ve své nedávné práci.
Práce s monoklinickým systémem
Po rozsáhlém studiu LiMnO2 v jeho různých formách pomocí rentgenové difrakce, rastrovací elektronové mikroskopie a elektrochemických metod výzkumník Naoki Yabuchi a jeho tým z University of Yangon zjistili, že monoklinické laminární pole aktivuje strukturální transformaci LiMnO2 na spinelový fáze. Monoklinický systém je druh skupinové symetrie pevné krystalové struktury.
LiMnO2 zlepšuje výkon materiálu elektrody tím, že usnadňuje fázový přechod. Bez fázového přechodu je výkon elektrody LiMnO2 méně než optimální.
„Na základě tohoto objevu byly nanorozměry LiMnO2 s monoklinickými vrstvenými doménovými strukturami a velkým povrchem přímo syntetizovány pomocí jednoduché reakce v pevné fázi,“ uvedl Yabuchi v prohlášení. tisková zpráva.
Reakce nezahrnuje žádné mezikroky a může být vyrobena přímo ze dvou složek pomocí procesu kalcinace.
Zlepšení výkonu s Mn
Testování po instalaci odhalilo, že baterie s elektrodou LiMnO2 dosáhla hustoty energie 820 watthodin na kilogram (Wh kg-1) ve srovnání se 750 watthodinami na kilogram získanou s niklovou baterií. Nižší hustotu energie 500 watthodin na kilogram mají pouze baterie na bázi lithia.
Řekli výzkumníci Zajímavá geometrie V e-mailu mangan, když je použit v několika jiných formách, poznamenává, že obvykle vykazuje poloviční amplitudu hustoty energie.
Předchozí studie využívající mangan zaznamenala poklesy napětí v bateriích, kde se výstupní napětí v průběhu času snižovalo, čímž se snížil výkon elektronického zařízení. U LiMnO2 elektrody však vědci takové výsledky nezaznamenali.
Stále může docházet k rozkladu manganu, buď v důsledku fázových změn nebo reakcí s kyselým roztokem. Tisková zpráva dodala, že výzkumníci plánují tento problém vyřešit pomocí vysoce koncentrovaného roztoku elektrolytu a povlaku fosforečnanu lithného.
Výzkumníci vyjadřují přesvědčení, že jejich práce přispěla k vývoji nového produktu, který je konkurenceschopný se současnými možnostmi, udržitelný ve výrobě a dlouhodobě šetrný k životnímu prostředí. Chtějí komercializovat svou technologii a použít ji v průmyslu elektrických vozidel.
„Našli jsme velmi levnou metodologii a to je důležité zjištění v naší studii,“ dodal výzkumný tým ve svém e-mailu pro IE.
Získejte nejnovější zprávy o strojírenství, technologii, letectví a vědě s The Blueprint.
Kliknutím na „Registrovat“ potvrzujete svůj souhlas s podmínkami používání a zásadami ochrany osobních údajů této webové stránky
O redaktorovi
Amiya Baliga Amiya je vědecká spisovatelka se sídlem v Hajdarábádu v Indii. Srdcem molekulární biolog se během pandemie vzdal mikropipety, aby mohl psát o vědě, a nechce se vracet. Rád píše o genetice, mikrobech, technologii a veřejné politice.
