Литий-ионные батареи (LIB), которые являются возобновляемым источником энергии для электрических устройств или электромобилей, привлекли большое внимание как энергетическое решение следующего поколения.

Однако аноды LIB, используемых сегодня, имеют множество недостатков, начиная от низкой ионно-электронной проводимости и структурных изменений во время цикла заряда / разряда до низкой удельной емкости, которая ограничивает характеристики батареи.

В поисках лучшего анодного материала д-р Джун Канг из Корейского морского и океанского университета вместе со своими коллегами из Пусанского национального университета, Республика Корея, разработал анод, который благодаря своим уникальным конструктивным особенностям преодолевает многие существующих барьеров анодной эффективности. Доктор Канг объясняет : «Мы сосредоточились на селениде марганца (MnSe), доступном соединении переходного металла, известном своей высокой электропроводностью и применимостью в разработке полупроводников и суперконденсаторов – как возможном кандидате на усовершенствованный анод LIB». Однако MnSe претерпевает резкое изменение объема (почти на 160%) во время циклов зарядки-разрядки, что не только снижает производительность электрода, но и создает проблемы с безопасностью.

Стремясь предотвратить это изменение объема, вышеупомянутые исследователи разработали простой и недорогой процесс: они равномерно вливали наночастицы MnSe в трехмерную пористую матрицу углеродных нанолистов (или 3DCNM). В недавно разработанном анодном материале (который они назвали «MnSe – 3DCNM») каркас из углеродных нанолистов наделил закрепленные наночастицы MnSe многочисленными преимуществами, такими как большое количество активных центров и увеличенная площадь контакта с электролитом, а также защита их от резкое увеличение объема.

Исследователи смогли синтезировать различные материалы MnSe – 3DCNM. Среди них они обнаружили, что MnSe – 3DCNM-1.92 демонстрирует лучшую стабильность цикла и возможности скорости. В сочетании с оксидом лития-марганца (III, IV) (LiMn ₂ O ₄ обычно используемый катодный материал) в полной ячейке, команда обнаружила, что MnSe – 3DCNM-1.92 заметно продолжал демонстрировать превосходные электрохимические свойства, включая превосходную кинетику переноса ионов лития и электронов!

Команда взволнована потенциальными последствиями своего достижения. Как объясняет д-р Канг, «Используя основу из проводящего наполнителя, мы разработали анод, который повышает производительность батареи, одновременно обеспечивая обратимое накопление энергии. Эта стратегия может служить руководством для других селенидов переходных металлов с высокой площадью поверхности и стабильные наноструктуры с приложениями в системах хранения, электрокатализе и полупроводниках ».

Наряду с этим новым достижением в области LIB, возможность реализации более зеленого будущего становится более яркой!

Источник: https://www.kmou.ac.kr/english/main.do[19459007visible