LiMnO 2電極可替代電動汽車電池中的Ni/Co

LiMnO 2電極可替代電動汽車電池中的Ni/Co

鋰離子電池是充電電池領域的重量級產品。隨著電動汽車在世界上變得越來越普遍，利用豐富錳（錳）的高能、低成本電池可能成為汽車行業商業化和使用的可持續選擇。

目前，用於為電動汽車（EV）提供動力的電池基於鎳（Ni）和鈷（Co），在電動汽車需求不斷增長的社會中，這兩種電池價格昂貴且不可持續。

通過將電極材料改為鋰/錳基材料，研究人員的目標是保持鎳/鈷基材料的高性能，同時實現低成本、可持續的轉型。

研究人員於2024年8月26日在ACS Central Science上發表了他們的發現。

鋰離子電池並不是可充電電子領域的新玩家，但總有辦法創新和改進已經可靠的方法。LiMnO2過去曾被研究作為電極材料，但一直受到限制性電極性能的限制。

「通過對不同LiMnO2多晶型物的系統研究，發現單斜片狀結構域有效地激活了向類銳石相的結構轉變。從這一發現開始，直接開發出具有單斜分層結構和高表面積的納米結構LiMnO2。

單斜體系是指固體晶體結構的群對稱性。具有單斜對稱性的Li/錳排列似乎是使LiMnO 2成為電極材料可行選擇的關鍵。

如果沒有單斜晶體域允許的結構相轉變，由於LiMnO2的次優晶體結構和伴隨的相轉變，電極性能將受到限制。

在觀察和測試各種多晶型物後，確定可以直接從兩種組分合成所需的結構，而不使用中間步驟。由此產生的材料可以與鎳基層材料競爭，並具有優異的快速充電能力，這對電動汽車至關重要。

通過簡單的燒制過程合成了具有單斜分層結構域的納米結構LiMnO2，與普通鋰電池的能量密度相比，產品的能量密度達到820瓦時/公斤（Wh kg-1）。約750 Wh kg-1。

也沒有報導使用納米結構LiMnO2的電壓衰減，這在錳基材料中很常見。

電壓衰減是電壓逐漸降低的現象，隨著時間的推移，電子設備的性能和響應能力會降低。然而，對於本研究的主題納米結構LiMnO2來說，這似乎不是一個可觀察到的問題。

儘管取得了令人鼓舞的結果，但仍然可以觀察到一個實際問題：錳的溶解。隨著時間的推移，錳會因多種因素而溶解，例如相轉變或與酸性溶液的反應。幸運的是，通過使用高濃度電解質溶液和磷酸鋰塗層可以抑制或完全緩解這種情況。

研究人員希望他們的發現能夠幫助提供比化石燃料更可持續的能源，特別是對於電動汽車來說。

LiMnO2的性質及其與鎳基材料相比具有競爭力的能量密度表明，潛在的替代材料可以生產在生產和長期投資方面都可持續的環保產品。

納米結構LiMnO2基電極材料的理想未來將涉及豪華電動汽車行業的商業化和工業化生產。

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原文：https://techxplore.com/news/2024-08-limno8322-electrodes-nico-electric-vehicle.html

更多信息：實用且可持續的無鎳/鈷高能電極材料：納米結構LiMnO 2，ACS Central Science（2024）。DOI：10.1021/acscentsci.4c00578
更多信息：實用且可持續的無鎳/鈷高能電極材料：納米結構LiMnO 2，ACS Central Science（2024）。DOI：10.1021/acscentsci.4c00578

期刊信息：ACS Central Science
期刊信息：ACS Central Science

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