Le séléniure de manganèse aurait des caractéristiques prometteuses en tant que matériau d'anode pour les batteries lithium-ion, si seulement il ne gonflait pas de près de 160% pendant les cycles de charge-décharge, brisant ainsi l'électrode.
Aujourd'hui, des chercheurs de la Korea Maritime and Ocean University ont trouvé un moyen d'intégrer le MnSe dans une matrice de nanofeuillet de carbone 3D où son expansion peut être apprivoisée.
"Nous nous sommes concentrés sur le séléniure de manganèse, un composé de métal de transition abordable connu pour sa conductivité électrique élevée et son applicabilité dans le développement de semi-conducteurs et de supercondensateurs, en tant que candidat possible pour l'anode de batterie Li-ion avancée", a déclaré l'ingénieur Jun Kang.
Ils ont utilisé une voie sol-gel et sélénation, décrite par l'équipe comme "facile" - le chimiste parle de "comme tomber d'une bûche".
Le matériau d'anode résultant contient des nanoparticules de MnSe uniformes ancrées dans la matrice de nanofeuillet de carbone (CNM) et a été nommé « MnSe 3DCNM ».
En plus de maîtriser le gonflement, la structure présente une surface spécifique élevée et d'autres avantages « conduisant à une lithiation complète - des réactions de délithiation, une excellente cinétique électrochimique et une expansion du volume tampon des nanoparticules de MnSe », selon un article qui décrit le travail (voir ci-dessous) .
Une variante particulière – MnSe 3DCNM-1.92 – en électrode isolée, a une capacité réversible stable de 665.5 mAh/g après 200 cycles et une efficacité coulombique soutenue proche de 100 %.
Combiné avec un LiMn2O4 cathode dans une batterie pleine, "l'équipe a observé que MnSe 3DCNM-1.92 continuait à démontrer des propriétés électrochimiques supérieures, y compris une cinétique de transport des ions lithium et des électrons supérieure", selon l'université.
"En utilisant un échafaudage de remplissage propice, nous avons développé une anode qui augmente les performances de la batterie tout en permettant simultanément un stockage d'énergie réversible", a déclaré Kang. "Cette stratégie peut servir de guide pour d'autres séléniures de métaux de transition avec des surfaces élevées et des nanostructures stables, avec des applications dans les systèmes de stockage, l'électrocatalyse et les semi-conducteurs."
La Korea Maritime and Ocean University a travaillé avec l'Université nationale de Pusan.
Le travail est décrit dans 'Facile lysis of manganese selenide Anchored in tridimensional carbon nanosheet matrix with Enhanced Lithium Storage properties', publié dans le Chemical Engineering Journal.