鋰離子電池廣泛應(yīng)用于電動汽車和手機(jī)等設(shè)備。然而，制造這種電池所需的鎳和鈷資源有限，無法滿足消費(fèi)者的需求。現(xiàn)在，研究人員開發(fā)出使用錳來制造低成本、高性能鋰離子電池的方法。

（圖片來源：Berkeley Engineering）

據(jù)外媒報道，加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）研究團(tuán)隊(duì)展示利用錳來制造鋰離子電池陰極材料的新方法。這些合成錳基材料具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)，可以為鋰離子電池提供高穩(wěn)定性和高能量密度，由此成為鎳和鈷的可行替代品。

加州大學(xué)伯克利分校材料科學(xué)工程教授、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）高級科學(xué)家、首席研究員Gerbrand Ceder表示：“就解決與鋰離子電池相關(guān)的資源問題而言，設(shè)計(jì)高容量錳基陰極材料具有重要意義。這些錳基陰極材料可以大幅降低鋰離子電池的成本，并減少相關(guān)行業(yè)對稀缺金屬資源的依賴性?！?/p>

隨著對電池的需求不斷增長，研究人員一直在探索使用豐富且成本低的過渡金屬（如鈦、鐵和錳）來生產(chǎn)鋰電池陰極的方法。錳被視為富有前景的材料，但早期使用的錳基材料會出現(xiàn)容量損失，這是因?yàn)槠浣饘倬w結(jié)構(gòu)在電池充放電過程中變得不穩(wěn)定。

Ceder實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員、該研究的第一作者Zijian Cai表示：“早期電動汽車電池中使用的錳基材料存在能量密度低和穩(wěn)定性問題。此項(xiàng)研究創(chuàng)造了一種名為δ的新型錳基納米結(jié)構(gòu)，可從根本上解決這些問題?！?/p>

研究人員合成了這些陰極材料，并使其具有類似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)。Cai表示：“它們是結(jié)晶的，但其中所有的金屬（鋰、錳、鈦）都是無序的。在循環(huán)過程中，金屬緩慢而部分有序地形成納米級結(jié)構(gòu)域。實(shí)際上，這種部分無序的結(jié)構(gòu)提高了材料的循環(huán)壽命穩(wěn)定性?！?/p>

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種錳基材料具有高循環(huán)穩(wěn)定性和高能量密度。這一發(fā)現(xiàn)可能在未來幾十年使鋰離子電池行業(yè)受益。Cai表示：“憑借卓越的性能，以及低成本的錳基和鈦基氧化物前體，新型錳基材料將成為滿足未來高能量需求的絕佳候選材料?！?/p>