Бъдещето на батериите е в съединенията на мангана, според учени от Масачузетския технологичен институт. Те са уверени, че този минерал ще направи батериите по-евтини и по-капацитивни.
За да докажат това, изследователите са създали катоден материал с високо съдържание на манган, който е 30 пъти по-евтин от кобалта, но не става въпрос само за цената. Потенциално катодите с високо съдържание на манган ще осигурят по-висока плътност на съхраняваната енергия и редица други предимства.
В работата си върху по-добри електроди за батерии изследователите проучват така наречените материали с разбъркана каменна сол (DRX). Това не е същата каменна сол, която се нарича трапезна сол. DRX обикновено са оксиди, като например литиев оксид, но не е задължително. Учените вече са потвърдили необичайно високия потенциал на DRX материалите за изработване на аноди и катоди за батерии, но е установено също така, че те имат съществен недостатък – ниски скорости на циклиране. Те бързо се изчерпвали – изпадали в неработоспособност като йонни хранилища и проводници.
„При катодните материали обикновено има компромис между плътността на енергията и стабилността при циклиране, а в тази работа ние се стремим да надхвърлим това, като разработим нова катодна химия. Представеното семейство материали има висока енергийна плътност и добра стабилност при циклично движение, тъй като използва два основни типа катодни материали – каменна сол и полианионен оливин, така че има предимствата и на двете.“обясняват изобретателите
С други думи, учените са подбрали такова съотношение на DRX и полианиони (голям спектър от съединения с излишък на отрицателно заредени групи), което ще запази висока енергийна плътност и ще даде възможност за многократно зареждане.
Известен проблем е била високата подвижност на кислорода в катода по време на зареждане с високо напрежение – друг проблем в новите батерии, но той е бил решен чрез въвеждането на свързващо кислорода вещество – фосфор.
В идеалния случай електродите, базирани на DRX могат да осигурят до 350 mAh/g, докато конвенционалните катоди осигуряват плътност на съхранение на енергия не повече от 200 mAh/g. Добавянето на полианиони ще осигури стабилността им при множество цикли на зареждане и разреждане, а използването на манган вместо никел и особено кобалт ще направи производството на батериите по-евтино. Но всичко това е в бъдещето. Все още има много изследователска работа, преди търговското производство на електроди, изработени от DRX материали да стане реалност.
Източник: Kaldata
Leave a Reply