Учёные из Массачусетского технологического института предполагают, что будущее аккумуляторов может быть связано с марганцем. Этот элемент значительно дешевле кобальта — ключевого компонента современных аккумуляторов — и потенциально может увеличить их ёмкость.
Для проверки своих гипотез исследователи разработали катодный материал с высоким содержанием марганца, стоимость которого в 30 раз ниже, чем кобальта. Помимо экономии, такой катод обеспечивает большую плотность энергии и улучшает другие важные характеристики.
Исследования проводились с использованием материалов типа disordered rock salt (DRX), которые представляют собой не поваренную соль, а оксиды, например, литиевый оксид. Ранее было установлено, что материалы DRX имеют высокий потенциал для создания анодов и катодов. Тем не менее, их основным недостатком была низкая циклическая стабильность, что приводило к быстрому износу при многократных циклах зарядки и разрядки.
Учёные из MIT разработали новый катодный материал, сочетающий свойства DRX и полианионных соединений. Это позволило повысить плотность энергии и улучшить стабильность циклирования. В процессе работы они решили проблему высокой подвижности кислорода при высоких напряжениях зарядки, добавив фосфор, который стабилизирует кислород в структуре катода.
В итоге новый материал может обеспечить плотность до 350 мА·ч/г, в то время как традиционные катоды достигают не более 200 мА·ч/г. Использование полианионов улучшает стабильность при многократных циклах, а добавление марганца снижает стоимость производства. Тем не менее, до коммерческого применения таких электродов потребуется ещё много исследований.
