Ingrid Fadelli , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriMn ilə zəngin QO-NCM45 katodunun kristal quruluş xüsusiyyətləri. Kredit: Təbiət Enerjisi (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01852-3

Litium-ion batareyaları (LiBs) dünyada ən çox istifadə edilən təkrar doldurulan batareyalar olaraq qalır və əksər portativ və istehlakçı elektronikasını gücləndirir. LiB-lər həmçinin növbəti onilliklərdə getdikcə daha geniş yayılacağı proqnozlaşdırılan əksər elektrik və hibrid avtomobilləri gücləndirmək üçün istifadə olunur.

Yaxşı performanslarına və geniş miqyasda qəbul edilməsinə baxmayaraq, LiBs hələ də ilk növbədə nikel (Ni) və kobalt (Co) əsasında katod materiallarına əsaslanır. Bununla belə, hər iki metalın qaynaqlanması üçün tələb olunan proseslərin təbii mühitlər üçün dağıdıcı olduğu , eyni zamanda yüksək karbon izi buraxdığı və əhəmiyyətli dərəcədə su tələb etdiyi məlumdur.

Üstəlik, bütün dünyada istifadə edilən kobaltın çoxu təhlükəli mədən şəraiti və uşaq əməyinin hələ də yaygın olduğu Konqo Demokratik Respublikasından (DRC) gəlir. Son onilliklər ərzində enerji tədqiqatçıları Ni və Co-əsaslı katodların performansına uyğun gəlməklə, təhlükəsiz və davamlı şəkildə əldə edilə bilən katod materiallarını müəyyən etməyə çalışırlar.

Hanyang Universiteti, Materialların Sintezi və Emalı (IMD-2) və digər institutların tədqiqatçıları bu yaxınlarda mövcud katodlardan daha davamlı olan, lakin sabit və yüksək enerjili LiB-lərin inkişaf etdirilməsi üçün istifadə edilə bilən yeni manqanla zəngin (Mn ilə zəngin) katod sintez etdilər. Təbiət Enerjisində nəşr olunan bir məqalədə təqdim edilən bu katod, kvazi-sifarişli kristal quruluşu ilə xarakterizə olunur , yəni atomlar mükəmməl bir dövri modelə əməl etməyən mütəşəkkil bir quruluşa düzülür.

“Şəxsi nəqliyyatın elektrikləşdirilməsi üçün yüksək enerjili Li-ion batareyalarına artan tələbat qlobal xammalın (Co və Ni) təchizatında qeyri-müəyyənliyə səbəb ola bilər” dedi Geon-Tae Park, Nam-Yung Park öz məqaləsində. “Biz əvvəllər müşahidə olunmamış iki qarışmış kation-sifariş ardıcıllığı ilə kvazi-sifarişli struktura malik olan yeni Mn-lə zəngin kompozisiya təklif edirik.”

Tədqiqatçılar hazırladıqları yeni Mn ilə zəngin materialı sintez etdikdən sonra qabaqcıl mikroskopiya alətlərindən istifadə edərək onun atom quruluşunu yaxından araşdırdılar. Daha sonra materialın yüksək gərginliklərə necə reaksiya verdiyinə və katod kimi potensialını qiymətləndirmək üçün onu tam batareya hüceyrələrinə inteqrasiyasına baxdılar.

Müəlliflər yazır: “Qismən nizamlanmış struktur, a və c oxları boyunca struktur dəyişiklikləri ilə gərginliksiz xüsusiyyətlər təqdim edərək, yüksək kəsmə gərginliyində delitiasiya edilmiş katodu sabitləşdirir”. “Nəticədə, katod Ni-zəngin Li (Ni _0.8 Co _0.1 Mn _0.1 )O ₂ ilə müqayisə edilə bilən geri çevrilə bilən tutumu çatdırarkən 4.6 V-də işləyə bilər . Bundan əlavə, müstəsna istilik təhlükəsizliyi ilə tam hüceyrələrdə uzunmüddətli və yüksək gərginlikli velosipedləmə zamanı yüksək tutum saxlanılır.”

Park, Park və onların həmkarları tərəfindən həyata keçirilən ilkin sınaqlar ümidverici nəticələr verdi, çünki onların katodunun Ni-zəngin katodlardan istifadə edərkən əldə edilənlərlə müqayisə oluna bilən LiB-lərdə yüksək tutumları saxladığı aşkar edildi. Mn-lə zəngin katodun yüksək gərginliklərdə də sabit olduğu və onun performansının zaman keçdikcə sürətlə pisləşmədiyi müəyyən edilmişdir.

Park, Park və onların həmkarları yazırdı: “Kazi-sifarişli kristal quruluşu ilə xarakterizə olunan yüksək performanslı Mn ilə zəngin laylı katodlar, akkumulyator sənayesində Ni-yə artan tələbat və onun filizlərindən Ni hasilatı ilə bağlı ekoloji narahatlıqlar nəticəsində yaranan tədarük qeyri-müəyyənliyini potensial olaraq aradan qaldıra bilər”.

Bu son tədqiqat dayanıqlı və yüksək enerjili LiB-lərin inkişafı üçün tezliklə yeni imkanlar aça bilər. Əlavə sınaqlardan və potensial təkmilləşdirmələrdən sonra, tədqiqatçılar tərəfindən təqdim edilən Mn-lə zəngin katod elektrik nəqliyyat vasitələri və portativ elektron cihazlar üçün akkumulyatorlarda yerləşdirilə bilər ki , bu da hazırda ətraf mühitə zərər verən və sosial cəhətdən dayanıqlı olmayan təcrübələr vasitəsilə əldə edilən metallardan qlobal asılılığı azaltmağa kömək edir.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Geon-Tae Park və digərləri, davamlı və yüksək enerjili yeni nəsil batareyalar üçün Zero-strain Mn ilə zəngin laylı katod, Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01852-3 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Enerjisi 

© 2025 Science X Network