Селенид марганца имел бы многообещающие характеристики в качестве анодного материала для литий-ионных аккумуляторов, если бы он не набухал почти на 160% во время циклов зарядки-разрядки, разрушая электрод.
Теперь исследователи из Корейского морского и океанского университета нашли способ встроить MnSe в матрицу трехмерных углеродных нанолистов, где его расширение можно сдержать.
«Мы сосредоточились на селениде марганца, доступном соединении переходного металла, известном своей высокой электропроводностью и применимостью при разработке полупроводников и суперконденсаторов, в качестве возможного кандидата на усовершенствованный анод литий-ионной батареи», - сказал инженер Джун Канг.
Они использовали золь-гель и метод селенации, который команда описала как «простой» - химики говорят о «как падение с бревна».
Полученный анодный материал имеет однородные наночастицы MnSe, закрепленные в матрице углеродных нанолистов (CNM), и был назван «MnSe ⊂ 3DCNM».
Помимо сдерживания набухания, структура имеет большую площадь поверхности и другие преимущества, «ведущие к реакциям полного литиирования-делитирования, отличной электрохимической кинетике и увеличению буферного объема наночастиц MnSe», согласно статье, описывающей работу (см. Ниже) .
Конкретный вариант - MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 - в качестве одиночного электрода имеет стабильную обратимую емкость 665.5 мАч / г после 200 циклов и устойчивую кулоновскую эффективность, близкую к 100%.
В сочетании с LiMn2O4 катодом в полностью заряженном аккумуляторе, «команда отметила, что MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 продолжает демонстрировать превосходные электрохимические свойства, включая превосходную кинетику переноса ионов лития и электронов», согласно данным университета.
«Используя конструкцию из проводящего наполнителя, мы разработали анод, который повышает производительность батареи, одновременно обеспечивая обратимое накопление энергии», - сказал Канг. «Эта стратегия может служить руководством для других селенидов переходных металлов с большой площадью поверхности и стабильными наноструктурами, с приложениями в системах хранения, электрокатализе и полупроводниках».
Корейский морской и океанский университет сотрудничал с Пусанским национальным университетом.
Работа описана в «Простом синтезе селенида марганца, закрепленного в трехмерной матрице углеродных нанолистов с улучшенными свойствами хранения лития», опубликованном в Chemical Engineering Journal.