日本横滨国立大学（Yokohama National University）的研究团队最近展示了一项具有重大潜力的电动汽车电池新技术。这项研究提出了一种使用锰作为阳极材料的高能量密度电池，提供了更具成本效益和可持续性的电动汽车电池解决方案，成为镍和钴基电池的替代选择。
电动汽车用锂离子高压电池组件。
镍钴电池的可持续替代品
长期以来，电动汽车制造商偏爱使用镍和钴电池，因其高能量密度可以在更小的电池组中实现更长的续航。然而，这两种材料价格昂贵且资源稀缺，尤其是在全球电动汽车需求快速增长的背景下，其可持续性备受质疑。横滨国立大学的研究团队发现，通过使用锰作为阳极材料，可以显著降低电池的生产成本，同时提高电池的可持续性。
使用单斜晶系
通过使用X射线衍射、扫描电子显微镜和电化学方法广泛研究了LiMnO2的各种形式后，研究人员发现，单斜层状结构激活了LiMnO2向尖晶石相的结构转变。单斜晶系是一种固体晶体结构的群对称性类型。
LiMnO2通过促进相变提高了电极材料的性能。如果没有相变，LiMnO2电极的性能是不理想的。研究人员表示，“根据这一发现，具有单斜层状结构域和高表面积的纳米结构LiMnO2已通过简单的固态反应直接合成。”
该反应没有中间步骤，可以通过煅烧过程直接由两种成分合成。
锰的性能提升
合成后的测试表明，使用LiMnO2电极的电池达到的能量密度为每公斤820Wh/kg，而镍基电池的能量密度为750Wh/kg。仅锂基电池的能量密度更低，为500Wh/kg。
使用纳米结构LiMnO2也没有报告电压衰减。
研究人员表示，锰在其他多晶型中使用时，通常显示出一半的能量密度容量。以前使用锰的研究报告称，电池存在电压衰减，即电压输出随时间下降，从而降低了电子设备的性能。而使用LiMnO2电极的研究中并未观察到这种结果。
锰的溶解仍然可能发生，这可能是由于相变或与酸性溶液的反应所致。研究人员计划通过使用高浓度的电解质溶液和磷酸锂涂层来解决这个问题。
研究人员相信，他们的工作有助于开发一种新的产品，这种产品具有竞争力，生产可持续，从长远来看对环境友好。他们期待将他们的技术商业化并将其用于电动汽车行业。
这项研究发表在8月26日的《ACS Central Science》上。该研究结果显示，纳米结构LiMnO2电池在能量密度和容量保持性方面有显著提升。通过使用单斜层状结构和高表面积的纳米结构，研究成功解决了锰基电池的相变问题和性能瓶颈。但是，在实验室条件下获得的结果需要在大规模生产和实际应用中进一步验证，尤其是材料的一致性、长期稳定性和耐久性。
采用锰作为电池材料的一个显著优势是其低成本。锰资源丰富，价格低廉，这为大规模应用提供了经济基础。需要考虑的是，尽管材料成本较低，但若在制造过程中需要特殊设备或严格的工艺控制，可能会增加总体生产成本。因此，进一步的经济分析需要考虑整个生产链的成本结构。
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