Mangan yang murah memberi daya pada baterai mobil listrik dengan kekuatan mengesankan 820 Wh/kg, tanpa korosi apa pun.

Peneliti Jepang di Universitas Nasional Yokohama telah menunjukkan alternatif yang menjanjikan dibandingkan baterai berbasis nikel-kobalt untuk mobil listrik.

Pendekatan mereka bergantung pada penggunaan mangan di anoda untuk membuat baterai dengan kepadatan energi tinggi, hemat biaya dan berkelanjutan.

Produsen kendaraan listrik lebih memilih baterai nikel-kobalt karena menawarkan kepadatan energi yang lebih tinggi, yang berarti jangkauan yang lebih jauh dengan baterai yang lebih kecil. Namun, kedua komponen tersebut sangat mahal dan relatif langka, menjadikannya pilihan yang tidak ramah lingkungan ketika penggunaan kendaraan listrik melonjak di seluruh dunia.

Baterai lithium-ion (Li-ion) adalah pilihan baterai isi ulang yang disukai di sebagian besar perangkat elektronik. Namun kepadatan energinya yang rendah menempatkan mereka pada posisi yang kurang menguntungkan dibandingkan mobil listrik. Upaya penelitian dan pengembangan untuk memperbaikinya telah menghasilkan pilihan baterai lithium-ion yang lebih baik.

Eksperimen juga telah dilakukan dengan mangan dalam bahan anoda bersama litium, seperti LiMnO2. Namun, penerapannya terbatas karena kinerja elektroda yang buruk. Para peneliti di Universitas Nasional Yokohama (YNU) di Jepang telah membahas masalah ini dalam penelitian terbaru mereka.

Bekerja dengan sistem monoklinik

Setelah mempelajari LiMnO2 secara ekstensif dalam berbagai bentuknya menggunakan difraksi sinar-X, pemindaian mikroskop elektron, dan metode elektrokimia, peneliti Naoki Yabuchi dan timnya di Universitas Yangon menemukan bahwa bidang laminar monoklinik mengaktifkan transformasi struktural LiMnO2 menjadi seperti spinel. fase. Sistem monoklinik adalah jenis simetri kelompok struktur kristal padat.

LiMnO2 meningkatkan kinerja bahan elektroda dengan memfasilitasi transisi fase. Tanpa transisi fasa, kinerja elektroda LiMnO2 kurang optimal.

“Dari penemuan ini, LiMnO2 berukuran nano dengan struktur domain berlapis monoklinik dan luas permukaan tinggi disintesis langsung menggunakan reaksi keadaan padat sederhana,” kata Yabuchi dalam sebuah pernyataan. siaran pers.

Reaksinya tidak melibatkan tahap perantara apa pun dan dapat dibuat langsung dari dua komponen menggunakan proses kalsinasi.

Peningkatan kinerja dengan Mn

Pengujian pasca pemasangan menunjukkan bahwa baterai dengan elektroda LiMnO2 mencapai kepadatan energi sebesar 820 watt-jam per kilogram (Wh kg-1) dibandingkan dengan 750 Wh per kilogram yang diperoleh dengan baterai berbasis nikel. Hanya baterai berbasis lithium yang memiliki kepadatan energi lebih rendah yaitu 500 watt-jam per kilogram.

Kata para peneliti Geometri yang menarik Dalam email, mangan, bila digunakan dalam beberapa bentuk lain, menunjukkan bahwa mangan biasanya menunjukkan setengah amplitudo kepadatan energi.

Penelitian sebelumnya yang menggunakan mangan melaporkan penurunan tegangan pada baterai, di mana tegangan keluaran menurun seiring waktu, sehingga menurunkan kinerja perangkat elektronik. Namun, para peneliti tidak mengamati hasil tersebut dengan elektroda LiMnO2.

Penguraian mangan masih dapat terjadi, baik karena perubahan fasa maupun reaksi dengan larutan asam. Siaran pers tersebut menambahkan bahwa para peneliti berencana untuk mengatasi masalah ini dengan menggunakan larutan elektrolit yang sangat pekat dan lapisan litium fosfat.

Para peneliti menyatakan keyakinannya bahwa pekerjaan mereka telah berkontribusi pada pengembangan produk baru yang kompetitif dengan pilihan saat ini, produksi berkelanjutan, dan ramah lingkungan dalam jangka panjang. Mereka ingin mengkomersialkan teknologi mereka dan menggunakannya dalam industri kendaraan listrik.

“Kami menemukan metodologi yang sangat murah, dan ini adalah temuan penting dalam penelitian kami,” tim peneliti menambahkan dalam email mereka ke IE.