Notizie del settore

Rifacimento al manganese per batterie agli ioni di litio

2021-03-26
Rifacimento al manganese per batterie agli ioni di litio

22 mar 2021 - accumulo di energia della batteria agli ioni di litio accumulo di energia agli ioni di litio
I catodi privi di cobalto potrebbero combattere i problemi di approvvigionamento utilizzando uno dei metalli più economici disponibili.
I ricercatori statunitensi hanno realizzato una batteria agli ioni di litio che utilizza il manganese come materiale catodico invece del tradizionale cobalto o nichel. Il lavoro potrebbe offrire un'alternativa economica e abbondante a queste risorse sempre più costose e limitate, fornendo un modo per soddisfare la domanda in rapida crescita di accumulo di energia agli ioni di litio.

La maggior parte dei catodi delle batterie agli ioni di litio dipendeva dal cobalto o dal nichel perché mantengono facilmente le strutture stratificate e ordinate. Ma nel 2014 un gruppo del Massachusetts Institute of Technology (MIT) guidato da Gerbrand Ceder ha dimostrato che le batterie agli ioni di litio con una struttura disordinata potrebbero funzionare fintanto che fossero ricche di litio, aprendo la possibilità di provarne di nuove, e possibilmente meglio, materiali.

Ceder e colleghi dell'Università della California e del Lawrence Berkeley National Laboratory, negli Stati Uniti, hanno ora sviluppato una batteria agli ioni di litio con un catodo disordinato a base di manganese e hanno dimostrato che potrebbe potenzialmente immagazzinare più energia del cobalto o del nichel. "La nostra idea era che se potessimo realizzare catodi dove non ci interessa la stratificazione, potremmo utilizzare uno spettro di metalli molto più ampio", afferma l'autore principale Jinhyuk Lee del MIT. "Abbiamo deciso di optare per il manganese in quanto è uno dei metalli più economici disponibili"

Il manganese è già utilizzato nei tradizionali catodi stratificati delle batterie agli ioni di litio, ma come metallo stabilizzante con scarso coinvolgimento nell'accumulo di elettroni. I recenti tentativi di realizzare catodi esclusivamente da manganese disordinato e altri ossidi metallici sono stati limitati perché diventano instabili e perdono capacità a causa dell'eccessiva attività redox dell'ossigeno quando gli ioni di litio si spostano dal catodo all'anodo a base di litio durante la carica.

Per ridurre questa attività e ottenere un catodo di ossido di manganese ad alta capacità, il team di Ceder ha trovato un modo per convincere il manganese a scambiare due elettroni, che è ciò che fanno i catodi a base di nichel ad alta capacità, invece di uno. Ciò ha comportato l'abbassamento della valenza del manganese a Mn2 + sostituendo alcuni anioni di ossigeno con anioni di fluoro di valenza inferiore mentre si scambiano alcuni cationi di manganese con niobio e ioni di titanio di valenza superiore. Ciò significava che il doppio redox dei cationi manganese poteva verificarsi da Mn2 + a Mn4 +, consentendo a un'elevata frazione di ioni di litio di spostarsi dal catodo all'anodo di litio senza diventare instabile.

"I risultati della nostra scala di laboratorio [test del ciclo della batteria] mostrano una densità energetica dei nostri catodi molto più elevata (~ 1000 Wh / kg) rispetto a quella dei catodi esistenti (600-700 Wh / kg)", afferma Ceder. "Ma i nostri dati non sono su scala commerciale, quindi dovrebbero seguire ulteriori test e ottimizzazione dei nostri materiali."

"Sebbene siano necessari ulteriori miglioramenti nella stabilità del ciclo per applicazioni pratiche, la strategia riportata è molto promettente e consente un'ampia esplorazione di vari cationi di alto valore", commenta Gleb Yushin, che studia lo stoccaggio di energia presso il Georgia Institute of Technology , Stati Uniti. "La necessità di ridurre la tensione delle celle a valori molto bassi può creare una barriera per le applicazioni della tecnologia riportata sui dispositivi elettronici, ma non dovrebbe essere un grosso problema per le applicazioni automobilistiche".


Tel: 86-0755-33065435
E-mail: [email protected]
Web: www.vtcbattery.com
Indirizzo: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Cina

Parole chiave calde: batteria ai polimeri di litio, produttore di batterie ai polimeri di litio, batteria Lifepo4, batterie ai polimeri di litio (LiPo), batteria agli ioni di litio, LiSoci2, batteria NiMH-NiCD, batteria BMS


Nella vita quotidiana, saperne di più sull'uso delle batterie al litio, in particolare sui dispositivi di ricarica e sui telefoni cellulari, per evitare esplosioni causate da una ricarica troppo lunga