LiMnO2 電極可取代電動車電池中的 Ni/Co
LiMnO2 電極可取代電動車電池中的 Ni/Co
鋰離子電池是可充電電池領域的重量級人物。隨著電動車在世界上變得越來越普遍，利用豐富的錳 (Mn) 的高能量、低成本電池可以成為商業化並在汽車行業中使用的可持續選擇。
目前，用於為電動車(EV) 提供動力的電池以鎳 (Ni) 和鈷 (Co) 為基礎，對於對電動車需求日益增長的社會來說，這種電池價格昂貴且不可持續。
透過將正極材料改為鋰/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、可持續的轉變。
研究人員於 2024 年 8 月 26 日在ACS Central Science上發表了他們的研究結果。
鋰離子電池並不是可充電電子領域的新參與者，但總有辦法創新和改進已經可靠的方法。 LiMnO 2作為電極材料過去已被研究，但始終受到限制性電極性能的限制。
「透過對不同LiMnO 2多晶型物的系統研究，發現單斜層狀域有效地激活了向類尖晶石相的結構轉變。從這一發現出發，具有單斜層狀域結構和高表面積的奈米結構LiMnO 2已被直接開發出來。
單斜晶係是指固體晶體結構的群對稱型態。具有單斜對稱性的Li/Mn排列似乎是使LiMnO 2成為正極材料的可行選擇的關鍵。
如果沒有單斜晶域允許的結構相變，由於LiMnO 2的次優晶體結構和伴隨的相變，電極性能將受到限制。
在觀察和測試各種多晶型物後，確定所需的結構可以直接由兩種組件合成，而無需使用中間步驟。所得材料可與鎳基層狀材料競爭，並具有優異的快速充電能力，這對於電動車來說是必不可少的。
透過簡單的煅燒過程合成了具有單斜層狀結構域的奈米結構LiMnO 2 ，產生了具有高能量密度的產品，達到820瓦時每公斤（Wh kg -1 ），而普通鋰電池的能量密度約750 Wh kg -1 。
也沒有報告使用奈米結構LiMnO 2的電壓衰減，這在錳基材料中很常見。
電壓衰減是一種電壓逐漸降低的現象，隨著時間的推移會降低電子設備的性能和響應能力。然而，對於本研究的主題奈米結構LiMnO 2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，例如相變或與酸性溶液反應。幸運的是，透過使用高濃度電解質溶液和磷酸鋰塗層可以抑製或完全減輕這種情況。
研究人員希望他們的發現有助於提供比化石燃料更永續的能源，特別是在電動車方面。
與鎳基材料相比，LiMnO 2的性能及其具有競爭力的能量密度表明，潛在的替代材料可以生產出在生產和長期投資方面都可持續的環保產品。
奈米結構LiMnO 2基電極材料的理想未來將涉及豪華電動車產業的商業化和工業生產。
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原文：https://techxplore.com/news/2024-08-limno8322-electrodes-nico-electric-vehicle.html
More information: A Practical and Sustainable Ni/Co-free High-Energy Electrode Material: Nanostructured LiMnO2, ACS Central Science (2024). DOI: 10.1021/acscentsci.4c00578
更多資訊：實用且可持續的無鎳/鈷高能電極材料：奈米結構 LiMnO2， ACS Central Science (2024)。 DOI：10.1021/acscentsci.4c00578
Journal information: ACS Central Science
期刊資訊： ACS Central Science
