美國研究人員已經(jīng)制造出一種使用錳作為負(fù)極材料而不是傳統(tǒng)的鈷或鎳的鋰離子電池。這項(xiàng)工作可以為這些日益昂貴和有限的資源提供廉價(jià)和豐富的替代方案，為滿足快速增長的鋰離子儲(chǔ)能需求提供了一種途徑。

　　大多數(shù)鋰離子電池負(fù)極材料取決于鈷或鎳，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀妆３纸Y(jié)構(gòu)分層和有序。但在2014年，由GerbrandCeder領(lǐng)導(dǎo)的麻省理工學(xué)院（MIT）的一個(gè)小組表明，具有無序結(jié)構(gòu)的鋰離子電池可以工作，只要它們富含鋰，就可以嘗試新的，并且可能更好，材料。

　　加利福尼亞大學(xué)和美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Ceder及其同事現(xiàn)在已開發(fā)出含有無序錳基負(fù)極的鋰離子電池，并表明其可能儲(chǔ)存比鈷或鎳更多的能量。“我們的想法是，如果我們能夠制造負(fù)極，而我們不關(guān)心分層，我們可以使用更廣泛的金屬，”麻省理工學(xué)院的主要作者JinhyukLee說。“我們決定購買錳，因?yàn)樗亲畋阋说慕饘僦弧！?/p>

　　錳已被用于傳統(tǒng)的分層鋰離子電池負(fù)極，但是作為穩(wěn)定金屬，幾乎不涉及電子存儲(chǔ)。近來嘗試使負(fù)極完全由無序錳和其它金屬氧化物制成的試劑受到限制，因?yàn)樗鼈冊(cè)诔潆娺^程中鋰離子從負(fù)極移動(dòng)到鋰基陽極時(shí)會(huì)變得不穩(wěn)定并且由于過多的氧化還原活性而失去容量。

　　為了減少這種活動(dòng)并獲得高容量的氧化錳負(fù)極，Ceder的團(tuán)隊(duì)找到了一種讓錳交換兩個(gè)電子的方法，這是高容量鎳基負(fù)極所做的，而不是一個(gè)。這涉及通過用低價(jià)氟陰離子取代一些氧陰離子，同時(shí)將一些錳陽離子與高價(jià)鈮和鈦離子交換，將錳價(jià)降低至Mn2+。這意味著錳離子可能發(fā)生雙重氧化還原反應(yīng)，從Mn2+到Mn4+，允許大部分鋰離子從負(fù)極移動(dòng)到鋰正極而不會(huì)變得不穩(wěn)定。

　　“我們的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模[電池循環(huán)測(cè)試]結(jié)果顯示，與現(xiàn)有負(fù)極（600-700Wh/kg）相比，我們的負(fù)極的能量密度（1000Wh/kg）更高，”Ceder說。“但是我們的數(shù)據(jù)還沒有達(dá)到商業(yè)規(guī)模，所以我們的材料應(yīng)該進(jìn)一步測(cè)試和優(yōu)化。”

　　“雖然實(shí)際應(yīng)用需要進(jìn)一步改進(jìn)循環(huán)穩(wěn)定性，但報(bào)告的策略具有很大的前景，并且可以對(duì)各種高價(jià)陽離子進(jìn)行廣泛的探索，”對(duì)美國佐治亞理工學(xué)院能源儲(chǔ)存進(jìn)行調(diào)查的GlebYushin評(píng)論道。“將電池電壓降至非常低的需求可能會(huì)給報(bào)道的技術(shù)應(yīng)用于電子設(shè)備帶來障礙，但對(duì)于汽車應(yīng)用來說這不是什么大問題。”