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。這項工作可以為這些日益昂貴和有限的資源提供廉價和豐富的替代方案，為滿足快速增長的鋰離子儲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，因為它們?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驗室的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，因為它是最便宜的金屬之一。”

　　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。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，因為它們在充電過程中鋰離子從負(fù)極移動到鋰基陽極時會變得不穩(wěn)定并且由于過多的氧化還原活性而失去容量。

　　為了減少這種活動并獲得高容量的氧化錳負(fù)極，Ceder的團(tuán)隊找到了一種讓錳交換兩個電子的方法，這是高容量鎳基負(fù)極所做的，而不是一個。這涉及通過用低價氟陰離子取代一些氧陰離子，同時將一些錳陽離子與高價鈮和鈦離子交換，將錳價降低至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)極移動到鋰正極而不會變得不穩(wěn)定。

　　“我們的實驗室規(guī)模[電池循環(huán)測試]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)一步測試和優(yōu)化。”

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