Japonya’daki Tohoku Üniversitesi İleri Malzeme Araştırma Enstitüsü’ndeki (WPI-AIMR) bilim insanları, lityum iyon piller için büyük bir ivme kazandıran, neredeyse mükemmel döngü performansına sahip uzun ömürlü katotlar oluşturmak için manganez açısından zengin oksitlere yöneldiler.
Lityum iyon pillerde manganez oksit katkısı
Lityum iyon piller, elektrikli bir ekonomiye geçişimizin temel taşıdır. Güneşten ve rüzgardan elde edilen yenilenebilir enerjiyi depolamaktan, egzoz emisyonu olmadan kilometrelerce elektrikli araçlara güç sağlamaya kadar, lityum iyon piller bunu mümkün kılıyor. Küçük giyilebilir cihazlardan devasa enerji depolama cihazlarına kadar, lityum iyon piller her yerde.
Ancak, yaygın kullanımları sorunsuz değil. Kobalt, lityum iyon pil tasarımında önemli bir bileşendir ve aynı zamanda oldukça pahalıdır. Bu değerli elementi elde etmek için kullanılan etik olmayan madencilik sorunlarına ek olarak, lityum iyon pillerin büyük ölçekli kullanımı, çözdüğünden daha fazla çevresel sorun yaratıyor.
Katot ve anot, bir pildeki iki elektrottur ve performansları, pilin zaman içinde nasıl performans göstereceğini belirler. Katotların yapımı nispeten daha maliyetlidir ve kobalttan manganeze geçmek maliyetleri düşürmenin etkili bir yolu olabilir.
Ancak, bol miktarda bulunan bir element olan manganezi lityum iyon pillerde kullanma girişimleri daha önce ciddi sorunlarla karşılaşmıştır. Bunlardan biri, uzamsal olarak dejenere elektronik temel duruma sahip doğrusal olmayan moleküllerin, molekülün genel enerjisini düşürmek için geometrik bir bozulmaya uğradığı Jahn-Teller bozulmalarıdır. WPI-AIMR’deki araştırmacılar, on yıllardır manganez bazlı pillerin geliştirilmesini engelleyen yapısal zorlukların üstesinden gelmek için “arayüzey yörünge mühendisliği”ni kullandılar.
