電池研究人員棄鎳和鈷而用錳，鋰錳氧化物電池能量密度高達 820 Wh/Kg

電池技術又有新突破。研究人員剛剛公佈了一種前景廣闊的鋰錳氧化物電池技術，其能量密度高達每公斤 820 瓦時，且無電壓衰減，優於通常只有一半密度的傳統鋰電池。為我們的手機、筆電和電動汽車提供動力的鋰離子電池通常在陰極中使用鎳和鈷，這使得它們價格昂貴，而且由於需要大量開採，並不完全具有環保意識。然而，這項新突破用錳取代了這些昂貴的金屬。

根據本週發表在《ACS Central Science》上的研究，日本橫濱國立大學的研究人員展示了一種有前途的電動車（EV）鎳基和鈷基電池替代品。奈米結構的鋰錳氧化物陰極可以達到出色的能量密度，達到 820 Wh/Kg。這與當今頂級的鎳基陰極（約 750 Wh/kg）相比具有競爭力，而且比其他低成本鋰替代品（僅 500 Wh/kg）要好得多。

高能量密度只是拼圖的一部分。這些錳陰極還具有出色的快速充電能力，這對於電動汽車來說是一大優勢，因為你不想在充電站里呆上幾個小時。

此外，與其他一些錳電池不同，它們似乎不會出現電壓衰減。電壓衰減是指電壓隨著時間的推移而降低，從而降低電子裝置的性能和響應速度。這種現像在錳基材料中很常見。

至於研究人員是如何破解這一難題的，歸根結底是要在奈米尺度上控制鋰錳氧化物的晶體結構和相變。通過合成具有單斜層狀結構域的奈米結構形式，他們得以將材料穩定在最佳結構中。

這種奈米級單斜晶體排列是開啟錳作為電池電極的真正高性能潛力的關鍵，它允許相變，防止陰極在結構上陷入低容量狀態。

唯一的缺點是，錳的溶解性很強，在電池中會長期溶解。克服這一問題仍是一項挑戰，但研究人員發現，使用高濃度電解質和磷酸鋰塗層可以緩解這一問題。

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