锂离子电池广泛应用于电动汽车和手机等设备。然而，制造这种电池所需的镍和钴资源有限，无法满足消费者的需求。现在，研究人员开发出使用锰来制造低成本、高性能锂离子电池的方法。
（图片来源：Berkeley Engineering）
据外媒报道，加州大学伯克利分校（UC Berkeley）研究团队展示利用锰来制造锂离子电池阴极材料的新方法。这些合成锰基材料具有独特的纳米结构，可以为锂离子电池提供高稳定性和高能量密度，由此成为镍和钴的可行替代品。
加州大学伯克利分校材料科学工程教授、劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）高级科学家、首席研究员Gerbrand Ceder表示：“就解决与锂离子电池相关的资源问题而言，设计高容量锰基阴极材料具有重要意义。这些锰基阴极材料可以大幅降低锂离子电池的成本，并减少相关行业对稀缺金属资源的依赖性。”
随着对电池的需求不断增长，研究人员一直在探索使用丰富且成本低的过渡金属（如钛、铁和锰）来生产锂电池阴极的方法。锰被视为富有前景的材料，但早期使用的锰基材料会出现容量损失，这是因为其金属晶体结构在电池充放电过程中变得不稳定。
Ceder实验室的博士后研究员、该研究的第一作者Zijian Cai表示：“早期电动汽车电池中使用的锰基材料存在能量密度低和稳定性问题。此项研究创造了一种名为δ的新型锰基纳米结构，可从根本上解决这些问题。”
研究人员合成了这些阴极材料，并使其具有类似岩盐的晶体结构。Cai表示：“它们是结晶的，但其中所有的金属（锂、锰、钛）都是无序的。在循环过程中，金属缓慢而部分有序地形成纳米级结构域。实际上，这种部分无序的结构提高了材料的循环寿命稳定性。”
实验结果表明，这种锰基材料具有高循环稳定性和高能量密度。这一发现可能在未来几十年使锂离子电池行业受益。Cai表示：“凭借卓越的性能，以及低成本的锰基和钛基氧化物前体，新型锰基材料将成为满足未来高能量需求的绝佳候选材料。”
