随着电动汽车和储能系统等设备的发展，可充电锂离子电池的使用率不断增长。但是，这些电池阴极中常用的镍和钴金属供应有限。据外媒报道，由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）领导的一项新研究提供了一种安全且成本低的潜在锰替代品。研究表明，作为地壳中第五大金属，锰可有效地用于被称为无序岩盐（DRX）的新兴阴极材料。

图片来源：伯克利实验室）

之前研究表明，DRX材料需要在能源密集型过程中被研磨成纳米颗粒，才能获得良好的性能。然而，新研究发现，实际上锰基阴极可以在颗粒比预期大1000倍的情况下表现出色。相关研究发表在《Nature Nanotechnology》上。

电池技术研究员Han-Ming Hau表示：“利用可再生能源发电的方法很多，重要的是如何进行储存。借助新方法，我们可以使用储量丰富且成本低的材料。与一些锂离子电池商用阴极材料相比，生产这种材料耗费的能量和时间更少。而且它可以储存同样多的能量，并同样表现出色。”

该团队通过一种为期两天的创新工艺，首先从阴极材料中去除锂离子，然后在低温（大约200摄氏度）下加热。相比之下，现有锰基DRX材料工艺需要三周以上的处理时间。

研究人员使用先进的电子显微镜来捕捉锰基材料的原子层面运动图像。结果发现，在应用该工艺后，这种材料形成了纳米级半有序结构。这实际上提高了电池的性能，使其能够紧密地储存和传递能量。

该团队还利用不同的X射线技术，从宏观层面研究电池循环如何引起锰和氧的化学变化。通过探讨锰材料在不同尺度下的表现，该团队创建了制造锰基阴极的不同方法，并为未来电池材料纳米工程设计提供了见解。

Hau表示：“现在，我们更好地了解了这种材料的独特纳米结构，以及在材料中引起这种‘相变’的合成过程，从而提高其电化学性能。这是进一步推动这种材料接近现实电池应用的重要一步。”