突破性的 820 Wh/kg 电池弃镍和钴而用锰
摘要：
电池技术又有新突破。研究人员刚刚公布了一种前景广阔的锂锰氧化物电池技术，其能量密度高达每公斤 820 瓦时，且无电压衰减，优于通常只有一半密度的传统锂电池。为我们的手机、笔记本电脑和电动汽车提供动力的锂离子电池通常在阴极中使用镍和钴，这使得它们价格昂贵，而且由于需要大量开采，并不完全具有环保意识。然而，这项新突破用锰取代了这些昂贵的金属。
根据本周发表在《ACS Central Science》上的研究，纳米结构的锂锰氧化物阴极可以达到出色的能量密度，达到 820 Wh/Kg。这与当今顶级的镍基阴极（约 750 Wh/kg）相比具有竞争力，而且比其他低成本锂替代品（仅 500 Wh/kg）要好得多。
高能量密度只是拼图的一部分。这些锰阴极还具有出色的快速充电能力，这对于电动汽车来说是一大优势，因为你不想在充电站里呆上几个小时。
此外，与其他一些锰电池不同，它们似乎不会出现电压衰减。电压衰减是指电压随着时间的推移而降低，从而降低电子设备的性能和响应速度。这种现象在锰基材料中很常见。
至于研究人员是如何破解这一难题的，归根结底是要在纳米尺度上控制锂锰氧化物的晶体结构和相变。通过合成具有单斜层状结构域的纳米结构形式，他们得以将材料稳定在最佳结构中。
这种纳米级单斜晶体排列是开启锰作为电池电极的真正高性能潜力的关键，它允许相变，防止阴极在结构上陷入低容量状态。
唯一的缺点是，锰的溶解性很强，在电池中会长期溶解。克服这一问题仍是一项挑战，但研究人员发现，使用高浓度电解质和磷酸锂涂层可以缓解这一问题。
