Kasi Lithiamu Manganese Oxide ni vichi?

Lithiamu Manganese Oxide (LMO) ni mabatire gha cathode agho ghakugwiriskirika nchito mu mabatire gha lithiamu-}ion, na fomula ya kemiko ya LiMn₂O₄. Iwo uli na vigaŵa vitatu{{{{{zi]} strumry crystal iyo yikupangiska kuti lithiamu -}ion liyenderenge pa nyengo ya kulipilira mabatire na kufumiska.

Chimanyikwiro cha LMO chakulongosora chili mu chigaŵa chake cha spinel kristalo, chikugaŵika pasi pa gulu la mlengalenga Fd3m. Nthowa iyi ya cubic lattice yikuŵika ma atomu gha oxygen pa malo ghanyake apo manganese na lithiamu ions octahedral na malo gha tetrahedral mwakuyana. Nthowa zitatu-} zikupanga nthowa zakukolerana za lithium ions kuti ziyenderenge mwakufwatuka, ivyo vikung’anamura mwaluŵiro mu kugwira ntchito kwa mabatire.

Kapangidwe aka kakuzenga nyumba kakumazga suzgo ilo likusuzgika na vinthu viŵiri vyakuchemeka cathode vya cathode viŵiri. Mmalo mwa kukakamiza kuti ma oni ghalutenge mu nthowa zakuchepa, kapangikiro ka msana kakupereka nthowa zinandi mu vigaŵa vitatu. Ivyo vikufumamo ni vyakwendekwenda mwaluŵiro, kuchepeskako kukana mukati, na nkhongono zakuchitira vinthu mwaluŵiro. Kafukufuku wakulongora kuti ndondomeko iyi yikusunga kugomezgeka kwake nangauli pa nyengo ya charge ya luwiro -} vyakuguliska, kupangiska kuti LMO yiŵe yakukwana chomene ku mapulogalamu agho ghakukhumbikwira kuti ghapeleke nkhongono mwaluŵiro.

Manganese ivyo vili mu LMO vili mu mtundu wakusazgikana wa valence, na vigaŵa vyakuyana waka vya Mn3⁺ na Mn⁴⁺ ions awo ŵakukhala pa malo gha octahedral. Ici cikusazgikana kwa oxiddical state cikucita mulimo ukuru comene mu vigaŵa vya magesi ivyo vikucitika pa nyengo iyo batire likugwira nchito, ndipo ivi vikupangiska kuti lithium yiŵikike na kufumiska.

Pa nyengo ya kufumiska, lithium ions yikufuma mu anode kwizira mu electrolyte ku cathode ya LMO, uko ŵakukhala pa malo gha tetrahedral mukati mwa ndondomeko ya manganese oxide. Ma electron ghakujumpha mu dera la kuwaro, kupanga magesi. Para mwaŵa na charging, nthowa iyi yikusintha-lithium ions kufuma ku cathode na kuwelera ku anode.

Voltage yikuyana waka na MHO kufuma ku makemikolo ghanyake gha cathode. Mabatire gha LMO kanandi ghakugwira ntchito pa magesi gha pafupifupi 4.0V, ghakukwera pachoko waka kuluska ndondomeko za lithium cobalt oxide (LCO). Voltage iyi yapachanya yikovwira kuti nkhongono ziŵe ziwemi pa unit iyi, nangauli nkhongono zose zikulutilira kuŵa zapakati pakuyaniska na vinthu vya nickel-rich cathode.

Nthowa yakunjilirapo mu LMO yikuchitika kwizira mu ndondomeko iyo lithiamu ions yikuŵikika mwakusintha na kufumiska kufuma ku kapangikiro ka msana kwambura kuswa chomene manganese -}xygen ndondomeko. Kukhazikika kwa kapangikiro aka pa nyengo ya njinga ni mwaŵi ndiposo mphaka, iyo tizamuyiwona mu chigaŵa cha masuzgo.

Mabatire gha LMO ghakupambana chomene mu mapulogalamu agho ghakukhumba nkhongono zapachanya pa nyengo zifupi. Vipangizo vya nkhongono vikwimira chigaŵa chikuru cha msika, apo ŵakupanga ŵakupangiska kuti LMO yiŵe na luso lwa kupereka magesi ghanandi pakuboola, kudumura, na kukhomeska ntchito. Nkhongono ya kutuluka mwaluŵiro yikuyana na mtundu wa nyengo na nyengo, pachanya- nkhongono ya kugwiriskira ncito vipangizo.

Chigaŵa cha magalimoto chikugwiriskira ntchito LMO mu magalimoto ghakupambanapambana na gha magesi, nangauli kanandi ŵakusazgako vinthu vinyake vya cathode. Mwaciyerezgero, buku la Nissan Leaf Volt, mwaciyelezgero, likagwiliskira nchito LMO-NMC (Nickel Manganese Cobalt) ma cathodes ghakusazgika. Nthowa iyi ya hybrid yikugwiriskira ncito nkhongono za LMO yakukwera comene ya kucimbira apo yikuthemba pa NMC kuti yiŵe yakukhora. Data yasonosono yikulongora pafupifupi 30% LMO ivyo vili mu ndondomeko zakusazganako zanthena vikupereka mtende wakwenelera wa kugwira ntchito.

Vipangizo vya munkhwala vikusanga phindu na umo LMO yikuvikilira na umo vikuchitira. Vipangizo vya opaleshoni, defibrillators yakunyamulika, na mapampu ghakuŵikamo vikusazgapo mabatire gha LMO chifukwa kukhazikika kwa kutentha kukuchepeska ngozi ya moto mu malo ghakupwelelera chomene. Kusanda kwa 2024 kwa 2024 chitetezo cha mabatire cha udokotala kukasanga vyakuchitika vya moto na mabatire gha LMO mu malo gha chipatala, pakuyaniska na vyakuchitika vyakupatulika na lithiamu -}ion chemistries.

Njinga za magesi na ŵa scooter ŵakulondezga chomene tekinoloje ya LMO, chomenechomene mu misika ya ku Asia. Kusakanizga kwa mtengo {{{{ndis}}} kugwira ntchito na kupereka nkhongono zakukwana kukukolerana na ndondomeko zakugwiriskira ncito za magalimoto agha - maulendo ghakukwera na nyengo zinyake zakukwera -wer nkhongono zakukhumbikwa pakukwera pa phiri panji kufulumira mwaluŵiro.

Nthowa zakusungirako nkhongono zakuphatikizgika kuti zikoleraneso zikugwiriskiraso ncito LMO, nangauli pulogiramu iyi yikukumana na mpikisano kufuma ku lithium iron phosphate (LFP). Ntchito ya famu ya ku Sweden mu 2025 yikatumizga 50 MWh ya sodium - manganganese oxide (luso lakupambanapambana), kulongora vinthu viphya vyakulutilira mu manganese - yakukhazikika pa kusunga nkhongono.

Lithium Manganese Oxide

Kuchuluka kwa manganese kukupangiska kuti LMO yiŵe yakutowa pa nkhani ya chuma. Manganese wakuŵikika pa malo gha 12 ghakuzura na vinthu vinandi mu charu chapasi, chomene kuluska cobalt panji nickel. Kusangika uku kukung’anamura kuŵika mitengo yakukhazikika na kuchepeska kukhwaskika kwa katundu. Data ya msika ya sonosono apa yikulongora kuti vinthu vikulongora kuti vinthu vikuguliska pafupifupi 20% kuluska nickel - cobalt- manganganese (NCM) nthowa zinyake para zikupanga ndalama zakupangira vinthu vyambura kupangika.

Kughanaghanira vya chilengiwa kukukondweska LMO kuluska cobalt - ya chemistries. Kufumiska kwa Manganese, nangauli kulije vyakukhwaskana na chilengiwa, kukuleka kuŵa na masuzgo ghanandi ghakukhwaskana na nkharo ghakukhwaskana na migodi ya cobalt mu vigaŵa vinyake. Chinthu cha vinthu ivi non {3 3}} tonics kukupangiska kuti munthu wachitenge vinthu mwakupepuka pa nyengo yakupanga na kupanga vinthu vinyake. Malo ghakugwiriskira ncito mabatire ghangagwiliskira nchito LMO na nthowa zakukhazikika za metallurtical, kusangaso manganese kuti ghagwiriskike ncitoso mu mabatire ghaphya panji mapulogalamu ghanyake gha mafakitale.

Kukhazikika kwa kutentha kukuyimira mwaŵi ukuru wa chivikiliro. LMO cathodes yikukana kuthamanga kwakutentha - nambala ya kutondeka kwa cascading apo kutentha kwa batire kukukura mwaluŵiro, kungapangiska kuti moto panji kuphulika. Kuyezgeka mwakuyana na malango gha UU kukulongora kuti LMO yikulongora 58% ya thermal thermal risk ngozi pakuyaniska na ndondomeko ya lithiamu -}ion. Kukhazikika kwa mtundu wa spinel kukung’anamura kuti LMO yikusunga nchito pa nyengo yakuzizima, kugwira ntchito mwakuvikilirika mpaka 60℃(140℃F) kwambura kunanga chomene.

Nkhongono zakuŵika mwaluŵiro zikufuma ku nthowa zitatu za ion -} ya ion ion. Mabatire gha LMO ghangazomera kulipira pa mitengo iyo yikujumpha 1C (mlingo wose mu ora limoza) kwambura kunanga chomene. Ici cikupambana na vinthu vinyake vya calhode ivyo vikusuzgika na kutayika mu nyengo za magesi.

Nkhongono izo zikumara pa nyengo yakukwera njinga zikulongora suzgo likuru la LMO. Mabatire gha LMO kanandi ghakupereka 300 -700 mzere wa malipiro pambere nkhongono zindafike ku 80% ya 80% ya vigaŵa vyakwambilira-vichoko chomene kuluska 1,500-3,000 mzere wakuzungulira uwo ukufiskika na mabatire gha LFP. Kucepeskeka uku kukufumira ku manganese disolution mu electrolyte, cinthu ico cikucitika mwaluŵiro pa nyengo yakuzizima comene.

Nthowa yakusuzgirako yikukhwaskana na Mn2 ions iyo yikupatulika kufuma ku kapangikiro ka cathode, chomenechomene pakuŵapo kwa hydrofluoric acid (HF) iyo yikupangika kufuma ku kuvunda kwa electrolyte. Mangansee ghakusungunuka agha ghakusamira ku anode, uko ghakuŵika na kutimbanizga na chigaŵa chakukhora cha electrolyte interphase (SEI). Pakupita kwa nyengo, ndondomeko iyi yikunanga ma electrode ghose, kuchepeskako nkhongono zose za batire na kugwira ntchito.

Kuchepeskeka kwa nkhongono za mtundu kukukanizga mpikisano wa LMO mu mapulogalamu agho ghakukhumbikwira kuti ghasungike chomene. Mabatire gha LMO ghakukwaniska pafupifupi 100- 150 Wh / kg, pakuyaniska na 150-250 Wh / kg kwa NMC na 250-300 Wh / kg kwa cathodes za nickel zapachanya. Pakuti magalimoto gha magesi ghakuŵika pakwamba mtundu wa drive nyengo yitali, mphambano iyi ya nkhongono ya nkhongono yikung’anamura mwaluŵiro ku mtunda wakuchepeskeka pa charge panji kuwonjezera kulemera kwa batire kuti ŵafiske mtundu wakuyana.

Jahn {{llit}}Teler effect yikupangiska kuti paŵe suzgo linyake la kapangikiro. Para vyafumiskika pasi pafupifupi 3V, Mn3⁄′ ions zikusintha geometric iyo yikusintha kapangikiro ka cubic spinel kuŵa tetragonal symmetry. Kusintha kwa chigaŵa ichi kukupangiska kusintha kwa anisotropic buku la anisotropic - kristalo kukukuzga chomene mu vigaŵa vinyake kuluska vinyake. Kuwerezgawerezga njinga kwizira mu kusintha uku kukupangiska kuti munthu waŵe na suzgo la makina, ndipo ivi vikupangiska kuti munthu waŵe na nkhongono ndipo paumaliro pake wakunangika.

Ŵakufufuza ŵalondezga nthowa zakupambanapambana zakuchepeskeramo. Vinthu vyakupangika pa charu chapasi mwakugwiliskira ntchito vinthu nga ni aluminiyamu oxide (Al₂O₃), titanium dioxide (TiO₂), panji vigaŵa vya carbon vyakulongozga vingapangiska kuti manganese ghaleke kusungunuka mwa kupanga chipingo chakuvikilira. Kafukufuku wa 2024 wakalongora kuti atomic layer deposition ya Al₂O₃ vyakuvwara vyakutalika kufuma pa 500 kufika pa 1,200 mzere wakuzungulira mwa kuleskera kulumikizgana kwa electrolyte mwaluŵiro na malo gha cathode.

Nthowa zakuŵikamo zikukhwaskana na kusintha vinthu vichokovichoko vya ku charu chinyake mu kapangikiro ka msana. Kusazgako vinthu nga ni aluminiyamu, nickel, panji chromium kungapangiska kuti kristalo liŵe lakukhora na kuchepeskako Jahn-Teller effect. Kafukufuku uyo wakasindikizgika mu 2024 wakalongora kuti kusintha kwa aluminiyamu na fluorine mu LiMn₂₋₋₋₋ₓAlₓOpₓO₄ₓ₋yyFy vyakupangika vikasintha chomene - temperature kukhazikika chomene.

Padera pa spinel yakwamba ya LiM. Lithiamu {1} rich manganese oxide (LRMO), na fomula ya Li₁₁₁€₲ₓMn₋₋₋ₓO ₓPa panji vigaŵa vya Li₂MnO₃ vyakuŵikika, vikupereka nkhongono zakusazgikira zakujumpha 250 mAh / g. Vinthu ivi vikaŵikikapo mtima mu vyaka vyasonosono apa apo ŵakusanda ŵakugwira ntchito kuti ŵamazge masuzgo ghawo ghakupangika na magesi na kuleka kugwira ntchito makora.

High- magesi ghakuzungulira nga ni LiNi₀.₁.₅O₅ O₄ (LNMO) yikugwira ntchito pafupifupi 4.7V, kupereka nkhongono zakukwera pafupifupi 200 Wh / kg. Toyota wakapharazga ndondomeko mu 2024 kuti wafumiske galimoto ya magesi yakuyezgayezga kugwiliskira ntchito ma cathodes gha LNMO pa 2026, ndipo wakulaŵiska pa mtunda wa makilomita 400. Suzgo la LNMO lili mu electrolyte kukhazikika pa magesi ghakukwera, agho ghakunanga na kupanga gasi pa nyengo ya njinga. Electrotte ya fluorinated iyo yikapangika na ŵakusanda mu 2023 yikachepeska kupanga gasi na 90%, ndipo yikamazga mphaka iyi.

Ma cathode ghakupangika ghakusazgako LMO na vinthu vinyake kuti ghachitenge makora. Batiri ya CATL ya MMP yikusazgako manganese -rich na phosphate - kemiko yakukhazikika, kukwaniska 15% mtengo wakucepa kuluska mabatire gha NMC ghakumanyikwa uku ŵakusunga mpikisano. Nthowa izi zakusazgikana zikwimira nchito ya mafakitale ku vithuzithuzi vyakupangika mwakuyana na umo munthu wakukhumbira kuti viŵe vyakupangika na ŵanthu ŵanyake m’malo mwa nthowa zakugwiriskira ncito pa nyengo yimoza ({6}}} chemistry.

Layered manganese eoxide structures, nangauli nchakumanyikwa yayi kuluska spells, kupereka mikhaliro yakupambanapambana ya kugwira ntchito. Kafukufuku wa 2024 ku Li- birnescie, laithium manganese oxide na suzgo la kulongozgeka, wakalongora kuti wakusintha njinga pafupi na nkhongono za theoretical mwa kuponderezga kusintha kwa vigaŵa vyambura kukhumbikwa. Nthowa iyi ya kafukufuku yikulongora kuti uinjiniya wakupwelelera mwakupwelelera pa msinkhu wa atomiki ungathereska mphaka ya LMO.

Kupanga LMO kwa malonda kanandi kukugwiriskira ncito nkhongono zakukhora - state, apo lithiamu carbonate (Li₂CO₃) panji lithiamu hydroxide (LiOH) yikucita na manganese oxide precursors pa kutentha kwakukwera (700-900℃). Nthowa ya calcination yikupanga kapangikiro ka msana, na kukura kwa vigaŵa na kawonekero ka vinthu ivyo vikulaŵilirika kwizira mu kutentha, nyengo, na kusankha precursor.

Kulutilira kupanga vinthu kukukhumba kuchepeska ndalama na kunozga vinthu vyakuthupi. Kafukufuku wa 2024 wakapanga nthowa yakukwana yakupangika kufuma ku manganese ore m’malo mwa manganese ghakutozga manganese dioxide (EMD). Iyi ndiyo nthowa yakulongozgera --}}}} apa, kugwiriskira ncito kuseŵa kwa asidi ndipo pamanyuma pake kutenthemeska kwa kutentha na kukhora -} state reaction, kukakwaniska 96.1% manganese kufumiska nchito makora apo ŵakupanga LMO na nchito ya electrochemical yakuyana na vinthu vyakumanyikwa.

Nthowa yakuchizgira {0} yakukhazikika pa nthowa zakupangika nga ni hydrothermal panji sol {{ 1}}gel nthowa zikupereka mazaza ghawemi pa kukura kwa vigaŵa na kawonekero. Nthowa izi zingapanga vigaŵa vya nano ya nano LMO na malo ghakusazgikira gha pa charu chapasi, ndipo ivi vingapangiska kuti chiŵelengero cha ŵanthu ŵachitenge makora. Kweni, nthowa zakumazgirapo kanandi zikudura chomene kuluska zakukhozga - state synthesis pakupanga malonda.

Nthowa zakusinthira vinthu pa charu chapasi izo zikugwiriskirika nchito panji pamanyuma pa kupanga vinthu kungapangiska kuti LMO yiŵe yiwemi. Nthowa zakuphikira mwakugwiliskira nchito nthunzi ya kemiko, kuŵika pa mzere wa atomiki, panji nthowa za kemikali zakunyeŵa zikugwiriskira ncito vigaŵa vyakuvikilira ivyo vikupangiska kuti manganese ghachepeskeke. Kukhota kwakuphimba, chomenechomene 5-20 nanometers, kukwenera kulinganiska chitetezo ku kukana kwa ion transport -"vingwe vyakupereka vikupereka chitetezo chiwemi kweni kuyenda kwa lithium-ion.

Msika wa cathode wa LMO pa charu chose ukafika pa $ 2.31 biliyoni mu 2024, ndipo ivyo vikuwoneka kuti vikukura kufika pa $ 4.29 biliyoni mu 2033 pa kukura kwa kukura kwa chaka na chaka kwa 7.1%. Kukuzga uku kukulongora vyose viŵiri, kuwonjezera kwa batire la litium kukukhumba vyose ndiposo viwemi vya LMO mu mapulogalamu ghanyake.

Kusintha kwa vigaŵa kukulongora Asiya Pacific kulamulira na pafupifupi 54% msika wa chigaŵa ($ 1.25 biliyoni mu 2024). China, Japan, na South Korea awo ŵakupanga mabatire ghakurughakuru na kupangiska kuti ŵanthu ŵambe kupanga na kukhumba. Kulimbikiska kwa boma kwa magalimoto gha magesi na kusunga nkhongono zakuzgoŵezgeka mu vyaru ivi kukupinduliska mwaluŵiro kuzomerezga LMO. North America na Europe wose pamoza ŵakupanga pafupifupi 45% ya msika, ndipo kukura kukupangika na magesi gha magesi na mapulojekiti ghakusunga nkhongono.

Mpikisano kufuma ku nthowa yinyake ya cad cadde kemistries ukupanga malo gha msika wa LMO. Lithium iron phosphate yasanga malo ghakuzirwa chomene, chomenechomene ku China, chifukwa cha umoyo wake wapamwamba wa msinkhu na mikhaliro yake yakuvikilirika. Kupambana kwa mtengo pakati pa LMO na LFP kwachepeskeka apo LFP kupanga kukukwera. Kweni, LMO yikusunga vitumbiko mu nkhongono zakumanyikwa na magesi, kusunga niche yake mu mapulogalamu ghapachanya - nkhongono.

Kukura kwa ndondomeko kukupangiska kuti GU yizomerezgeke. Lemba la European Union la 2027 Battery Regulation likuŵika malango ghakukhwaskana na umo vinthu vikwendeskekera na umo vinthu vikuŵira. Malango agha ghangaŵa ghakutemwa mangangasese - pafupifupi kemiko pa cobalt -} kukhumbikwa kwa nkhongono chifukwa cha kuchuluka kwa chilengiwa na nkharo. Vinyake ivyo ŵadumura vikusazgapo kuŵika ndalama zinandi pa cobalt, ivyo vingapangiska kuti LMO 20% yiŵe yakutchipa kuluska NMC mu misika yinyake usange yikugwiriskirika nchito.

Ndalama za kafukufuku zikulongora kuti zikulutilira kutemwa manganese - mabatire ghakukhazikika. Dipatimenti ya Nkhongono ya ku America yikapeleka ndalama zakukwana madola 2 biliyoni kuti yisangike na kafukufuku wa mabatire na kupanga vinthu kufuma mu 2024-2027, ndipo yikaŵika mtima pa kukhozga nkhongono za nkhongono na umoyo wakuzungulira uku yikusunga phindu la mtengo. Chimanyikwiro ichi cha kuŵika ndalama chikulongora kuti boma likumanya mulimo wa manganese pakusintha mabatire ghakupambanapambana kutali na minerals zakuzirwa nga ni cobalt.

Kuphatikiza kwakukhora {{0} state kuphatikizgika kukuyimira kugaŵikana kwa vinthu vya LMO. Ma electrolytes ghakukhora ghakuwuskapo maji gha electrolyte agho ghakovwira kuti manganese ghafumepo, ndipo ivi vingapangiska kuti LMO yiŵe na nthowa yakwamba yakunangika. Data ya QuantumScape ya 2024 pa LMO iyo yikaŵa na electrolytes ya ceramic yikakwaniska 500 pa msinkhu wa 1C, nangauli kukana pakati pa viŵaro kukukhalilira katatu kuluska maselo gha electrolyte gha maji. Toyota yakukhora ] yakukhozga- state prototype pakugwiriskira ncito LiMn₂T cathode na Li₃PSPS₄ electrolyte yikalongora kuti 300 Wh / kg nkhongono za nkhongono, kusendelera kwa NMC pa msinkhu wa kugwira ntchito uku zikusunga uwemi wa LMO wakuvikilira.

Lithium Manganese Oxide

Kupulikiska LMO kukukhumba kuti paŵe mtundu wa batire la lithiamu. Lithium cobalt oxide (LCO) yikupereka nkhongono zinandi (140-180 Wh / kg) kweni yikusuzgika na kukhazikika kwakutentha kwakutentha na mtengo wakukwera. LCO yikulamulira magesi ghakunyamulika apo kukura kukukhumbikwa chomene kuluska mtengo panji umoyo utali, kweni nkhaŵa za chivikiliro zikuchepeska ntchito yake mu mapulogalamu ghakuru.

Lithium iron phosphate (LFP) yikupereka umoyo wapadera wa mzere (2,000-5,000 mzere wakuzungulira) na chivikiliro chapachanya, kugwira ntchito pa magesi ghapasi (3.2V nominal). Nkhongono za LFP (80{8}}120 Wh / kg) zikuwira pasi pa LMO, kweni umoyo wake utali ukupangiska kuti viŵe vya chuma pa mapulogalamu apo mtengo wakusintha pafupipafupi ukujumpha mtengo wakugula wakwamba. Msika wa magalimoto gha magesi gha ku China ukutemwa chomene LFP ya magalimoto gha mitundu yakumanyikwa, apo LMO-NMC yikusazgako yikulutilira kuŵa yakumanyikwa mu misika iyo yikuŵika pakwamba kugwira ntchito.

Manganese manganese cobalt (NMC) mabatire ghakupereka nkhongono zapachanya pakati pa vyakusankha vya malonda vyasonosono (150-250 Wh / kg), ndipo ivi vikuŵapangiska kuti ŵatemwenge magalimoto gha magesi ghatali. Kweni, NMC yikuguliska chomene chifukwa cha nickel na cobalt, ndipo nkhaŵa zakukhazikika zakutentha zikukhumbikwira ndondomeko zakulongozga mabatire. Nkhongono ya LMO yikujumpha NMC mu nyengo yichoko waka, ndipo yikupeleka ku mphepete kwa mapulogalamu ghakupambanapambana agho ghakukhumbikwira kuti munthu waŵe na luŵiro.

Mabatire gha Lithium titanate (LTO) ghakugwiriskira ncito anode yakusinthika m’malo mwa cathode yakupambana, kweni kuyezgelera kukulongora kuti nkhwakusambizga. LTO yikupereka umoyo utali chomene (10,000+ mzere) na chivikiliro kweni pa nkhongono zakuchepa chomene (50-80 Wh / kg). Kusakanizga kwa LTO anodes na LMO cathodes kukupanga mabatire ghakunozga kuti ghagwiriskike nchito pa mapulogalamu ghanyake nga ni ndondomeko za basi zakulipira mwaluŵiro, kulongora umo kuŵika pamoza kwa kemistry kungaŵira kwakukhwaskana na vyakukhumbikwa vya niche.

Kuchimbira kwa LMO kupanga vinthu mwaluŵiro kukachitika mwaluŵiro mu vyaka vyasonosono apa apo ŵakusanda ŵakayowoyanga vyakutondeka kwa nyengo yitali. Kafukufuku wa 2024 mu Journal of the American Chemical Society wakalongosora kuti mtundu wa lithium manganese oxide na suzgo la kulaŵilirika la kapangikiro ilo likakwaniska kukwera njinga pafupi na nkhongono zakusambizga. Ŵakufufuza ŵakagwiliskira nchito kusintha kwa ion ion na kulaŵilirika kuti ŵapange maji gha Li - birdines agho ghakaponderezga kusamuka kwa manganese na kusungunuka.

Nthowa zakusinthira vinthu pa charu chapasi zikulutilira kusintha. Ŵakufufuza mu 2024 ŵakalongora kuti graphene encapsulation ya vigaŵa vya LMO yikapangiska kuti paŵe nkhongono na 15% uku ŵakusazgirako umoyo wa mzere. Layer ya graphene yakusinthasintha yikuzomerezga kusintha kwa voliyumu pa nyengo ya njinga uku ukupereka magesi na kuvikilira ku kusungunuka kwa manganese. Nthowa iyi yikwimira chinthu chikuru chomene pa nkhani ya kupanga vinthu vya nanoscale vya vinthu vya cathode.

Vipangizo vyakuŵika pa malo ghakukhazikika vikawoneka nga ni nthowa yakulayizgika. Mmalo mwa kupanga vigaŵa vyakuyana mu chigaŵa chilichose, vinthu ivi vikupambana kufuma ku mtima kuya ku mtunda. Kusintha kwa pachokopachoko kukuwuskapo kugaŵikana kwa mawonekero uko kukupangiska kuti paŵe kugaŵikana mu vigaŵa vyambura kusuzga. Magulu ghanandi ghakufufuza ghakalongora kuti ghakukhazikika makora pa magesi ghakuru ghakugwiriskira ncito nthowa iyi, nangauli kukhazikiska malonda kukukhalilira kuŵa kwakucepa.

Mapulogalamu ghakusambira makina ghayamba kupanga makora LMO synthesis na kugwira ntchito. Ŵakufufuza ŵakagwiliskira nchito viyerezgero vya kompyuta kuti ŵamanyiske vyakusazgapo vya ndopa ivyo vikupangiska kuti paŵe kukhazikika kwa kapangikiro, kuchepeska kuyezga {{- na -error kuyezgayezga kwa chikhalidwe uko kukukhumbikwa kuti vinthu vipangike. 2024 yikayowoyerathu makora aluminiyamu -}?"

Kulengeka kwa chilengiwa kwa LMO kukupereka vitumbiko na masuzgo. Kufumiska kwa Manganese kukukhumbikwira nkhongono- kukhumbikwa kwa nkhongono kuluska cobalt panji nickel, ndipo unandi wa chigaŵa ichi ukuchepeska kupanikizgika pa thupi lakukhora. Ndipouli, migodi ya manganenes yikupangiska kuti chilengiwa chileke kukhwaskika na chilengiwa kwizira mu kusokonezgeka kwa malo, kurya maji, na kufipiskika usange vikulaŵilirika makora yayi.

Kuyezgelera kwa msinkhu wa umoyo wakuyaniska na kemiko ya mabatire yakupambanapambana ya lithiamu kukulongora kuti LMO yikuchita makora mu carbon footprint chifukwa cha kukhumba kwakuchepa na kuwuskapo cobalt. Kafukufuku wakukwana wa 2022 wakapenda mabatire gha LMO ghakupanga pafupifupi 15- 20% mphepo zichoko za mpweya wakuzizima pa nyengo yakupanga pakuyaniska na NMC yakuyana pa per-kWh maziko.

Kugwiliskira ntchito vinthu vyakupangika na LMO kulipo mu ndondomeko zakugwiriskira ncito mabatire gha lithiamu. Nthowa za Hydrometallgical zingasangaso manganese, lithiamu, na vinyake ivyo vikugwira ntchito makora chomene. Ndipouli, mtengo wakucepa comene wa manganese uwo wasangika pakuyaniska na cobalt panji nickel ukuchepeska vikhuŵilizgo vya chuma kuti vigwiriskike nchitoso. Ndondomeko ya ndondomeko ya kuseŵezeskaso mabatire, nga ni awo ŵakugwiriskirika nchito ku Europe, yikwenera kuti yizamupangiska kuti LMO yiŵe na mwaŵi wa kuseŵezeska LMO kwambura kupwelerako za chuma chakutowa.

Chachiŵiri{0}}liliyo yikupereka nthowa yinyake yakukhalilira. Mabatire gha LMO agho ghakunangika kuluska kugwiliskira nchito magalimoto kanandi ghakusunga nkhongono zakukwana zakusungirako nkhongono zakukhazikika, apo kulemera na nkhongono zikukhala pasi pa magalimoto. Mapulogalamu ghanandi ghakuyezgaso ghakususka mabatire gha magalimoto gha magesi agho ghali na ma cathode gha LMO ghakusungirako magesi gha zuŵa, ghakusazgirako umoyo wose wakukhumbikwa na kukhozga vyose vyakukhwaskana na chilengiwa.

Kasi nchivici ico cikupangiska kuti mabatire gha LMO ghaŵe ghakuvikilirika kuluska mitundu yinyake ya lithiamu-}ion?

Kapangidwe ka spinel kristalo LO kakupereka kukhazikika kwakutenthemeska uko kukulimbana na kutentha kwakutentha. Manganese oxoxic catodes yikulutilira kukhazikika pa nyengo yakutentha chomene kuluska cobalt - vinyake, ndipo kusoŵa kwa cobalt yakuchitika chomene kukuchepeska ngozi ya kuvunda kwa exothermic. Kuyezgeka kukulongora kuti mabatire gha LMO ghali na 58% ya thermal thermal ripraway chiopsezo kuyana na ndondomeko ya chivikiriro cha UL.

Chifukwa wuli mabatire gha LMO ghali na umoyo ufupi kuluska mabatire gha LFP?

Kusungunuka kwa Manganese mu electrolyte kukupangiska nkhongono zakuluta panthazi mu mabatire gha LMO. Mn2′ú ions detach kufuma ku kapangidwe ka cathode, chomenechomene pa kutentha kwakukwera, na kusamukira ku anode uko ŵakutimbanizga ntchito ya electrode. Mabatire gha LFP ghakuleka kucita nthena cifukwa cakuti phosphate ya cisulo yikupanga cipangizo cakukhora comene ico cikumara yayi pa nyengo zakuyana waka.

Kasi mabatire gha LMO ghangagwiriskirika ncito mu nyengo yakutentha comene?

Mabatire gha LMO ghakugwira ntchito makora chomene kuluska nthowa zinandi, ndipo ghakugwira ntchito makora mpaka 60℃F). Kutentha kwakuzizima kukulongora kuti nkhwakusuzga chomene - nga ni mabatire ghose gha lithiamu -}ion, LMO yikusuzgika na nkhongono zakuchepa ndiposo kuwonjezera kukana mukati pasi pa 0℃. Kusuzgika kwa magesi kwa nyengo yakuzizima kukukhwaska LMO mwakuyana waka na makemikolo ghanyake.

Kasi LMO yikuyaniska wuli LFP pa magalimoto gha magesi?

LMO yikupereka nkhongono yikuru (4.0V vs 3.2V) na kupereka nkhongono ziwemi zakuchimbira, kweni umoyo wa msinkhu wakucepa na nkhongono zakucepa pachoko. LFP yikupambana chomene mu nyengo yitali ndiposo mtengo wa magalimoto ghakuzomerezgeka -} range, apo LMO {{-NMC yikusazgako ntchito makora kuti yichitike pa ntchito -} magalimoto agho ghakukhumbikwira kuti magesi ghapelekeke mwaluŵiro. Nkhani za msika zikulongora kuti chemistrists zikukhala pamoza kwa vigaŵa vyakupambanapambana vya magalimoto m’malo mwa m’malo mwa munyake.

Lithium Manganese Oxide

Kafukufuku wa nkhani iyi wakafumiskika mu magwero ghanandi ghakuzomerezgeka kusazgapo ŵanyawo-wererezga mabuku mu Journal of the American Chemical Society, Battery & Supercaps, na Vinthu vya Kusunga Nkhongono. Data ya msika yikafuma ku makampani ghakusanda mafakitale kusazgapo DataIntelo na Fortune Business Insights. Vinthu vyakukhwaskana na vinthu ivi vikulongosora vinthu ivyo ŵakupanga kufuma ku ŵakupanga mabatire kusazgapo NEI Corporation, Sigma -Aldrich, na CATL. Data yakuyezgeka ya chivikiliro yikafuma ku vigaŵa vya UL na kusindikizga vyakuwoneseska vya chivikiliro kufuma ku National Highway Traffic Kulaŵilira Kulaŵilira (NHTSA).