安価なマンガンは、腐食することなく、驚異的な 820 Wh/kg で電気自動車のバッテリーに電力を供給します。

横浜国立大学の日本人研究者らは、電気自動車用のニッケルコバルトベース電池の有望な代替品を実証した。

彼らのアプローチは、アノードにマンガンを使用して、コスト効率が高く持続可能な高エネルギー密度の電池を作成することに依存しています。

電気自動車メーカーは、エネルギー密度が高く、小型のバッテリー パックで航続距離が長くなるため、ニッケル コバルト バッテリーを好みます。ただし、どちらのコンポーネントも非常に高価で比較的希少であるため、世界中で電気自動車の使用が急増すると持続不可能な選択肢になります。

ほとんどの電子機器では、充電式バッテリーとしてリチウム イオン (Li-ion) バッテリーが好まれています。ただし、エネルギー密度が低いため、電気自動車と比較すると不利な点があります。それらを改善するための研究開発の取り組みにより、より優れたリチウムイオン電池の選択肢が生まれました。

LiMnO2 などのリチウムと並んで、アノード材料にマンガンを使用した実験も行われています。しかし、電極の性能が低いため、用途は限られてきました。日本の横浜国立大学 (YNU) の研究者は、最近の研究でこの問題に取り組んでいます。

単斜晶系の操作

ヤンゴン大学の矢渕直樹研究員と彼のチームは、X線回折、走査型電子顕微鏡、電気化学的手法を用いてさまざまな形態のLiMnO2を広範囲に研究した結果、単斜晶系の層流場がLiMnO2のスピネル状への構造変化を活性化することを発見した。段階。単斜晶系は、固体結晶構造の群対称性の一種です。

LiMnO2 は相転移を促進することで電極材料の性能を向上させます。相転移がなければ、LiMnO2 電極の性能は最適とは言えません。

「この発見により、単斜晶系の層状ドメイン構造と高い表面積を持つナノサイズのLiMnO2が、単純な固相反応を使用して直接合成された」と矢渕氏は声明で述べた。 プレスリリース。

この反応には中間ステップが一切含まれず、焼成プロセスを使用して 2 つの成分から直接反応を行うことができます。

Mnによる性能向上

設置後のテストでは、LiMnO2 電極を備えたバッテリーのエネルギー密度が 1 キログラムあたり 820 ワット時 (Wh kg-1) に達したのに対し、ニッケルベースのバッテリーでは 1 キログラムあたり 750 ワット時であったことが明らかになりました。エネルギー密度が 1 キログラムあたり 500 ワット時と低いのは、リチウムベースのバッテリーのみです。

研究者らはこう言った 興味深い幾何学模様 電子メールでは、マンガンが他のいくつかの形式で使用される場合、通常はエネルギー密度振幅の半分を示すと述べています。

マンガンを使用した以前の研究では、バッテリーの電圧降下が報告されており、時間の経過とともに電圧出力が低下し、電子機器の性能が低下しました。しかし、研究者らは、LiMnO2 電極ではそのような結果を観察しませんでした。

相変化または酸性溶液との反応により、マンガンの分解が依然として発生する可能性があります。プレスリリースでは、研究者らは高濃度の電解質溶液とリン酸リチウムコーティングを使用してこの問題に対処する計画であると付け加えた。

研究者らは、自分たちの研究が、現在の選択肢と競争力があり、生産が持続可能で、長期的には環境に優しい新製品の開発に貢献したと自信を表明している。彼らは自社の技術を商業化し、電気自動車業界で利用することを目指している。

「私たちは非常に安価な方法論を発見しました。これは私たちの研究における重要な発見です」と研究チームはIEへの電子メールで付け加えた。