Badacze odkryli, że mangan może powodować wadę w bateriach, która może skrócić żywotność pojazdów elektrycznych.

Wiadomości z dziedziny inżynierii pojazdów elektrycznych

Opublikowane 23 sierpnia 2026 roku przez Nicole Willing, zakategorizowane w Newswire, The Tech.

Chociaż baterie z katodami wysokoniacynkowymi, wolne od kobaltu, takie jak baterie z rdzeniem niklowym pokrytym manganem, okazały się potencjalnym rozwiązaniem umożliwiającym zwiększenie zasięgu pojazdów elektrycznych przy jednoczesnym zmniejszeniu zależności od drogich minerałów krytycznych, badania wskazują, że narażanie materiałów wstępnych na powietrze może spowodować subtelne zmiany chemiczne, które później przyspieszają degradację baterii.

Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Hanyang w Korei Południowej wykazało, że narażanie materiałów wstępnych do baterii na powietrze zmienia chemię manganu, tworząc reaktywne defekty na powierzchni, które przyspieszają rozkład elektrolitu i mogą znacznie skrócić żywotność tych baterii najnowszej generacji.

Zgodnie z zespołem badawczym kierowanym przez profesora Jin Ho Banga wraz z doktorantką JinHa Shim, dostosowanie zawartości litu podczas syntezy może ograniczyć te wady i przywrócić stabilność, co pomaga producentom tworzyć bardziej trwałe, wysokowydajne baterie dla przyszłych pojazdów elektrycznych.

Wyniki badań zostały opublikowane w tomie 19, numerze 12 czasopisma Energy and Environmental Science.

Zespół stwierdził, że mangan może niespodziewanie stać się źródłem niestabilności w określonych warunkach produkcji. Przechowywanie materiałów wstępnych w obszarach narażonych na powietrze prowadzi do utleniania manganu na powierzchni cząstek, co z kolei skutkuje tworzeniem się uszkodzonych obszarów wzbogaconych o gatunki manganu z deformacją Jahn-Tellera. Te zdeformowane powierzchnie stają się wysoce reaktywne, co powoduje rozkład elektrolitu, rozpuszczanie metali przejściowych oraz szkodliwe reakcje z anodem grafitowym. Ten ukryty defekt może niemal podwoić tempo spadku pojemności w systemach baterii bogatych w nikel podczas długotrwałych testów cyklingu baterii.

„Odkryliśmy, że skorupa bogata w mangan, która zwykle jest stosowana w celu ochrony katod o wysokim zawartości niklu, może natomiast stać się katalizatorem degradacji, jeśli chemia prekursorów nie jest starannie kontrolowana” – wyjaśnił profesor Bang. „Nawet niewielkie zmiany w historii przechowywania prekursorów mogą znacząco wpłynąć na stabilność baterii”.

Aby rozwiązać ten problem, badacze proponują, że zwiększenie ilości nadmiaru litu podczas syntezy może hamować tworzenie się uszkodzonej fazy powierzchniowej i przywracać stabilne wiązania między manganem a tlenem. Tak zmodyfikowane katody mogą zachować ponad 90% swojej pojemności, co poprawia ich trwałość w dłuższej perspektywie.

„Nasze wyniki pokazują, że nawet niewielkie zmiany w historii prekursorów mogą mieć poważne konsekwencje dla wydajności baterii, co sprawia, że zarządzanie prekursorami jest ważnym czynnikiem do rozważenia przy produkcji na dużą skalę” — dodał profesor Bang. Zamiast wymagać drogich powłok lub gruntownej przebudowy linii produkcyjnych, staranne kontrolowanie obsługi prekursorów oraz stochiometrii litu mogłoby zapewnić stosunkowo szybką drogę do bardziej trwałych baterii.

Zgodnie z badaniami, te ulepszenia mogłyby ostatecznie przyczynić się do powstania pojazdów elektrycznych z dłuższym czasem pracy baterii, a także wspierać trwałość systemów magazynowania energii na dużą skalę, które w przyszłości będą wymagać stabilnych, wysokowartościowych baterii do zastosowań w energetyce odnawialnej.

Źródło: Hanyang University ERICA

Stwórz konto. Jesteś zarejestrowany? Zaloguj się

Wirtualna konferencja z zakresu inżynierii pojazdów elektrycznych: dostęp bezpłatny

Nie przegap naszej kolejnej konferencji wirtualnej od 14 do 17 września 2026 roku.

Zarejestruj się w poniższych bezpłatnych sesjach webinariów, aby zarezerwować sobie miejsce i oglądać je na żywo lub według własnego wyboru.

ZAŁADUJ WIĘCEJ SESJI