Rechargeable lithium-ion batteries are growing in adoption, used in devices like smartphones and laptops, electric vehicles, and energy storage systems. But supplies of nickel and cobalt commonly used in the cathodes of these batteries are limited.
可充电锂离子电池的采用率越来越高，用于智能手机和笔记本电脑、电动汽车和储能系统等设备。但这些电池阴极中常用的镍和钴的供应有限
能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）领导的一项新研究开辟了一种潜在的低成本、安全的锰替代品，锰是地壳中第五丰富的金属。研究人员表明，锰可以有效地用于新兴的阴极材料，称为无序岩盐或DRX
之前的研究表明，为了表现良好，DRX材料必须在能源密集型过程中研磨成纳米级颗粒。但新的研究发现，锰基阴极实际上可以处理比预期大1000倍的颗粒
该研究于9月19日发表在《自然纳米技术》杂志上
“利用可再生能源发电的方法有很多，但重要的是如何储存它，”加州大学伯克利分校博士生韩明厚说，他是伯克利实验室Ceder Group的一员，研究电池技术
“通过应用我们的新方法，我们可以使用一种地球资源丰富、成本低廉的材料，与一些商业化的锂离子电池阴极材料相比，这种材料生产所需的能量和时间更少。而且它可以储存尽可能多的能量，工作也一样好。”
研究人员使用了一种新颖的为期两天的工艺，首先从阴极材料中去除锂离子，然后在低温（约200摄氏度）下加热。这与锰基DRX材料的现有工艺形成鲜明对比，该工艺需要三周多的处理时间
研究人员使用最先进的电子显微镜捕捉到锰基材料在原子尺度上的运动图像。他们发现，在应用了他们的工艺后，这种材料形成了一种纳米级的半有序结构，实际上提高了电池的性能，使其能够密集地储存和输送能量。
该团队还使用不同的X射线技术来研究电池循环如何在宏观层面上导致锰和氧的化学变化。通过研究锰材料在不同尺度下的行为，该团队开辟了制造锰基阴极的不同方法，并深入了解了未来电池材料的纳米工程
Hau说：“我们现在对这种材料的独特纳米结构有了更好的了解，以及一种在材料中引起这种‘相变’的合成过程，从而提高了其电化学性能。这是推动这种材料在现实世界中更接近电池应用的重要一步。”