Mangan selenua sẽ có những đặc điểm đầy hứa hẹn như một vật liệu cực dương cho pin lithium ion, nếu chỉ là nó không phồng lên gần 160% trong các chu kỳ sạc-xả, làm vỡ điện cực.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ Đại học Hàng hải và Đại dương Hàn Quốc đã tìm ra cách nhúng MnSe vào ma trận tấm nano carbon 3D, nơi có thể chế ngự sự mở rộng của nó.
“Chúng tôi tập trung vào mangan selenua, một hợp chất kim loại chuyển tiếp giá cả phải chăng được biết đến với tính dẫn điện cao và khả năng ứng dụng trong việc phát triển chất bán dẫn và siêu tụ điện, như một ứng cử viên khả dĩ cho cực dương pin Li-ion tiên tiến,” kỹ sư Jun Kang cho biết.
Họ đã sử dụng con đường sol-gel và sele hóa, được nhóm nghiên cứu mô tả là “dễ dàng” - nhà hóa học ví von là 'giống như rơi ra khỏi một khúc gỗ'.
Vật liệu cực dương tạo thành có các hạt nano MnSe đồng nhất được neo trong ma trận tấm nano cacbon (CNM) và được đặt tên là 'MnSe ⊂ 3DCNM'.
Cũng như chế ngự sự trương nở, cấu trúc có diện tích bề mặt cao và các ưu điểm khác “dẫn đến phản ứng phân tách - hóa thạch hoàn toàn, động học điện hóa tuyệt vời và sự giãn nở thể tích đệm của các hạt nano MnSe”, theo một bài báo mô tả công việc (xem bên dưới) .
Một biến thể cụ thể - MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 - như một điện cực duy nhất, có công suất thuận nghịch ổn định là 665.5mAh / g sau 200 chu kỳ và hiệu suất đồng tổ hợp duy trì gần 100%.
Kết hợp với LiMn2O4 cực âm trong pin đầy, “nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 tiếp tục thể hiện các đặc tính điện hóa ưu việt, bao gồm động học vận chuyển điện tử và ion lithium vượt trội”, theo trường đại học.
Kang cho biết: “Bằng cách sử dụng một giàn giáo chất đầy dẫn điện, chúng tôi đã phát triển một cực dương giúp tăng hiệu suất của pin đồng thời cho phép lưu trữ năng lượng có thể đảo ngược. “Chiến lược này có thể đóng vai trò như một hướng dẫn cho các selenua kim loại chuyển tiếp khác có diện tích bề mặt cao và cấu trúc nano ổn định, với các ứng dụng trong hệ thống lưu trữ, điện phân và chất bán dẫn.”
Đại học Hàng hải và Đại dương Hàn Quốc đã làm việc với Đại học Quốc gia Pusan.
Công trình được mô tả trong 'Tổng hợp mặt phẳng của selenua mangan được neo trong ma trận tấm nano cacbon ba chiều với các đặc tính lưu trữ lithium nâng cao', được xuất bản trên Tạp chí Kỹ thuật Hóa học.