Perubahan mangan untuk baterai lithium-ion
22 Mar 2021 - penyimpanan energi baterai lithium-ion penyimpanan energi lithium-ion
Katoda bebas kobalt dapat mengatasi masalah pasokan dengan menggunakan salah satu logam termurah yang tersedia.
Peneliti AS telah membuat baterai lithium-ion yang menggunakan mangan sebagai bahan katoda, bukan kobalt atau nikel tradisional. Pekerjaan ini dapat menawarkan alternatif yang murah dan berlimpah dibandingkan sumber daya yang semakin mahal dan terbatas, serta menyediakan cara untuk memenuhi permintaan penyimpanan energi lithium-ion yang berkembang pesat.
Sebagian besar katoda baterai lithium-ion bergantung pada kobalt atau nikel karena mereka dengan mudah menjaga struktur tetap berlapis dan teratur. Namun pada tahun 2014, sebuah kelompok di Massachusetts Institute of Technology (MIT) yang dipimpin oleh Gerbrand Ceder menunjukkan bahwa baterai litium-ion dengan struktur yang tidak teratur dapat berfungsi selama baterai tersebut kaya akan litium, sehingga membuka kemungkinan untuk mencoba hal baru, dan mungkin lebih baik, bahan.
Ceder dan rekannya di Universitas California dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley, AS, kini telah mengembangkan baterai lithium-ion dengan katoda berbasis mangan yang tidak teratur, dan menunjukkan bahwa baterai tersebut berpotensi menyimpan lebih banyak energi daripada kobalt atau nikel. “Ide kami adalah jika kami dapat membuat katoda yang tidak memerlukan pelapisan, kami dapat menggunakan spektrum logam yang lebih luas,” kata penulis utama Jinhyuk Lee dari MIT. “Kami memutuskan untuk menggunakan mangan karena ini adalah salah satu logam termurah yang tersedia.”
Mangan sudah digunakan dalam katoda baterai lithium-ion berlapis tradisional tetapi sebagai logam penstabil dengan sedikit keterlibatan dalam penyimpanan elektron. Upaya baru-baru ini untuk membuat katoda murni dari mangan yang tidak teratur dan oksida logam lainnya masih terbatas karena menjadi tidak stabil dan kehilangan kapasitas karena terlalu banyak aktivitas redoks oksigen ketika ion litium berpindah dari katoda ke anoda berbasis litium selama pengisian daya.
Untuk mengurangi aktivitas ini dan mendapatkan katoda mangan oksida berkapasitas tinggi, tim Ceder menemukan cara untuk membuat mangan dapat menukar dua elektron, seperti yang dilakukan katoda berbasis nikel berkapasitas tinggi, bukan hanya satu elektron. Hal ini melibatkan penurunan valensi mangan menjadi Mn2+ dengan mensubstitusi beberapa anion oksigen dengan anion fluor yang bervalensi lebih rendah sambil menukar beberapa kation mangan dengan ion niobium dan titanium yang bervalensi lebih tinggi. Ini berarti bahwa redoks ganda kation mangan dapat terjadi dari Mn2+ ke Mn4+, sehingga sebagian besar ion litium dapat berpindah dari katoda ke anoda litium tanpa menjadi tidak stabil.
“Hasil [uji siklus baterai] skala laboratorium kami menunjukkan kepadatan energi katoda kami yang jauh lebih tinggi (~1000 Wh/kg) dibandingkan dengan katoda yang sudah ada (600–700 Wh/kg),’ kata Ceder. “Tetapi data kami tidak dalam skala komersial, jadi pengujian lebih lanjut dan optimalisasi materi kami harus dilakukan setelahnya.”
‘Meskipun peningkatan lebih lanjut dalam stabilitas siklus diperlukan untuk penerapan praktis, strategi yang dilaporkan ini sangat menjanjikan dan memungkinkan eksplorasi luas berbagai kation bervalensi tinggi,’ komentar Gleb Yushin, yang menyelidiki penyimpanan energi di Institut Teknologi Georgia, AS. “Kebutuhan untuk mengurangi tegangan sel ke nilai yang sangat rendah dapat menciptakan hambatan bagi penerapan teknologi yang dilaporkan pada perangkat elektronik, namun hal ini tidak akan menjadi masalah besar untuk aplikasi otomotif.”
Telp: 86-0755-33065435
Surat: info@vtcpower.com
Web: www.vtcbattery.com
Alamat: No 10, Jalan JinLing, Taman Industri Zhongkai, Kota Huizhou, Cina
Kata Kunci Populer: baterai lithium polimer, produsen baterai lithium polimer, Baterai Lifepo4, Baterai Lithium-ion Polymer (LiPo), baterai Li-ion, LiSoci2, baterai NiMH-NiCD, Baterai BMS
Dalam kehidupan sehari-hari, pelajari lebih lanjut tentang penggunaan baterai lithium, terutama untuk mengisi daya perangkat dan ponsel, untuk menghindari ledakan akibat pengisian daya yang terlalu lama.
