Naukowcy z Yokohama National University zaprojektowali anody manganowe, które wykorzystali w akumulatorze litowo-jonowym. Ich konstrukcja osiągnęła w czasie testów gęstość energii wynoszącą 820 Wh/kg. Dla porównania, w wariancie niklowo-kobaltowym odnotowano zauważalnie niższy wynik, bo 750 Wh/kg. Artykuł na temat dotychczasowych osiągnięć oraz potencjalnych korzyści z nich wynikających ukazał się w ACS Central Science.
Czytaj też: Rekordowa wydajność silnika wodorowego. Producenci elektryków czują na plecach oddech konkurencji
Wskaźnik w postaci gęstości energii oznacza ilość energii jaką można zmagazynować w danej objętości bądź masie. Akumulatory litowo-jonowe nie wypadały w tym zakresie szczególnie imponująco, dlatego naukowcy od dłuższego czasu szukali sposobów na uczynienie ich jeszcze wydajniejszymi. Wydaje się, iż rewelacje spływające z Azji mogą wskazywać na możliwość wystąpienia bardzo istotnych zmian w tym zakresie.
Akumulatory z niklem i kobaltem w składzie do tej pory zapewniały relatywnie wysoką gęstość energii. Niestety, owe pierwiastki są trudno dostępne, a co za tym idzie – drogie. W konsekwencji trudno wyobrazić sobie ich stosowanie w elektrykach, które muszą przyciągać potencjalnych posiadaczy nie tylko wizją ekologii, ale również odpowiednio niskich kosztów. Akumulatory litowo-jonowe prezentują się pod tym względem lepiej, ale ich gęstość energii pozostawiała wiele do życzenia.
Zaprojektowany przez japońskich naukowców akumulator, który w swoim składzie zawiera mangan, osiągnął gęstość energii na poziomie 820 Wh/kg
Aż do teraz. Jak przekonują naukowcy z Yokohama National University, wykorzystanie manganu w produkcji anod może być bardzo dobrym rozwiązaniem. Co ciekawe, takie rozwiązanie próbowano wdrożyć już wcześniej, ale obniżona wydajność elektrody okazała się zbyt poważnym problemem. Aby mu zaradzić Japończycy skorzystali z dyfrakcji rentgenowskiej, metod elektrochemicznych oraz skaningowej mikroskopii elektronowej w celu uzyskania lepszego rozeznania w sytuacji.
Członkowie zespołu badawczego postawili na składnik w postaci LiMnO2. Z przeprowadzonych ekspertyz wynika, że ma on korzystny wpływ na przejście fazowe. Co więcej, wykorzystany materiał może być bezpośrednio syntetyzowany z udziałem prostej reakcji w stanie stałym. Wszystko to przy udziale procesu kalcynowania, czyli częściowego rozkładu związku chemicznego poprzez usuwanie wody.
Czytaj też: Wysokonergetyczne akumulatory wyznaczają przyszłość. Mają w składzie łatwo dostępny pierwiastek
Najważniejszy aspekt przeprowadzonych badań stanowiły zorganizowane testy wydajności. Jak wykazały, gęstość energii osiągnięta przez akumulatory z elektrodą zawierającą mangan wyniosła 820 Wh/kg. W przypadku baterii niklowych zmierzono 750 Wh/kg, natomiast wyłącznie litowych – zaledwie 500 Wh/kg. Problemem może pozostawać rozpuszczanie manganu, lecz autorzy ostatnich postępów zapowiadają przeprowadzenie badań mających na celu uniknięcie tego typu zjawisk.
