QAZAQ GREEN. Жапондық Йокогама ұлттық университетінің ғалымдары никель-кобальт батареяларынан (кг-ға 750 Вт·сағ) асып түсіп, 820 Вт·сағ/кг энергия тығыздығын қамтамасыз ететін марганец негізіндегі анодты литий-ионды аккумуляторды ойлап тапты. LiMnO2 аккумуляторын синтездеудің жаңа әдісі өнімділік проблемаларын шешеді және үнемді әрі экологиялық таза аккумулятор жасауға мүмкіндік береді. Команда бұл әзірлемені коммерцияландырудың және оны электромобильдердің қарқынды дамып келе жатқан сегментінде қолданудың үлкен әлеуетін көреді, деп хабарлайды Hightec+.

Электромобиль өндірушілері никель мен кобальт негізіндегі аккумуляторларға артықшылық береді, өйткені олар жоғары энергия тығыздығын қамтамасыз етеді, бұл аккумуляторлық батареяның кішірек өлшемі кезінде көбірек жүріс қорын білдіреді. Алайда, екі компонент те өндіруге қымбат және салыстырмалы түрде сирек кездеседі, сондықтан олар электромобильдерді жаппай өндіруге жарамайды. Литий-ионды аккумуляторлар дәстүрлі түрде көптеген портативті электронды құрылғыларда қолданылады. Алайда олардың салыстырмалы түрде төмен энергия тығыздығы оларды электромобильдерде қолдануды шектейді. Ғалымдар мұндай батареяларды тиімдірек және қуатты ету үшін жұмыс істеуде.

Марганецті литий-ионды аккумуляторлардың анодты материалының құрамдас бөлігі ретінде пайдалану белсенді түрде зерттелуде (мысалы, LiMnO2 типті қосылыстарда). Алайда, мұндай электродтардың нашар өнімділігі олардың практикалық қолданылуын шектеді. Жапониялық ғалымдар соңғы жұмысында бұл проблеманың шешімін тапты.

LiMnO2 қосылысының әр түрлі формаларын рентгендік дифракция, сканерлеуші электронды микроскопия және электрохимиялық әдістер арқылы зерттей отырып, ғалымдар белгілі бір кристалдық құрылым (мономорфты қабат аймағы) осы қосылыстың құрылымын өзгертуге қабілетті екенін анықтады. Нәтижесінде ол шпинель минералына ұқсас болады. Құрылымның мұндай өзгеруі фазалық ауысуды жеңілдету арқылы электрод материалының өнімділігін жақсартады. Онсыз батареялар азырақ тиімді жұмыс істер еді.

Зерттеушілер қарапайым қатты күйдегі реакция әдісімен наноқұрылымды LiMnO2-ді моноклинді қабатты домен құрылымымен және жоғары меншікті бетімен тікелей синтездей алды. Бұл әдіс аралық кезеңдердің қажеттілігін жояды және мақсатты өнімді екі бастапқы компонентті тікелей агломерациялау арқылы алуға мүмкіндік береді.

Тестілеу көрсеткендей, LiMnO2 электродты аккумуляторы никель-кобальт батареяларында бір кг үшін 750 Вт·сағ-пен салыстырғанда бір кг үшін 820 Вт·сағ энергия тығыздығына жетеді. Тек литий негізіндегі батареялардың энергия тығыздығы кг-ға 500 Вт·сағ құрайды.

Зерттеушілер басқа полиморфты модификацияларда қолданылатын марганец энергия тығыздығының жартысын көрсетуге бейім екенін хабарлады. Марганецті қолданатын алдыңғы зерттеулерде шығыс кернеуі уақыт өте келе төмендеді, бұл электронды құрылғылардың өнімділігінің төмендеуіне әкелді. Алайда, LiMnO2 электродымен мұндай әсер болған жоқ. Фазалық ауысулардан немесе қышқылдық ортадан туындаған марганецтің еруі проблема болып қалуда. Оның алдын алу үшін ғалымдар концентрацияланған электролит пен литий фосфатының жабынын қолдануды ұсынады.