लिथियम आयन मैंगनीज ऑक्साइड बैटरी

लिथियम आयन मैंगनीज ऑक्साइड बैटरी (LMO) एक लिथियम आयन बैटरी | लिथियम-आयन सेल है जो मैंगनीज डाइऑक्साइड का उपयोग करती है,, कैथोड सामग्री के रूप में। वे उसी इंटरकलेशन (रसायन विज्ञान) / डी-इंटरकलेशन तंत्र के माध्यम से कार्य करते हैं जैसे कि अन्य वाणिज्यिक फिर से चार्ज करने लायक संप्रहार  प्रौद्योगिकियां. मैंगनीज-ऑक्साइड घटकों पर आधारित कैथोड पृथ्वी-प्रचुर मात्रा में, सस्ती, गैर-विषैले हैं, और बेहतर तापीय स्थिरता प्रदान करते हैं।

स्पिनल
अधिक अध्ययन किए गए मैंगनीज ऑक्साइड-आधारित कैथोड में से एक है, स्पिनल समूह संरचनात्मक परिवार (अंतरिक्ष समूह Fd3m) के सदस्य का आदेश दिया गया है। सस्ती सामग्री रखने के अलावा, की त्रि-आयामी संरचना सम्मिलन और डी-सम्मिलन के लिए एक अच्छी तरह से जुड़ा ढांचा प्रदान करके उच्च दर क्षमता के लिए उधार देता है  बैटरी के डिस्चार्ज और चार्ज के दौरान आयन। विशेष रूप से,  आयन टेट्राहेड्रल साइटों पर कब्जा कर लेते हैं  खाली ऑक्टाहेड्रल साइटों से सटे पॉलीहेड्रल फ्रेमवर्क।  इस संरचनात्मक व्यवस्था के परिणामस्वरूप, बैटरी पर आधारित  कैथोड ने द्वि-आयामी ढांचे वाली सामग्रियों की तुलना में उच्च दर-क्षमता का प्रदर्शन किया है  प्रसार। पर आधारित कैथोड का एक महत्वपूर्ण नुकसान जब मैंगनीज की औसत ऑक्सीकरण अवस्था Mn से कम हो जाती है तो सतह का क्षरण देखा जाता है+3.5। इस एकाग्रता पर, सतह पर औपचारिक रूप से Mn (III) हंटर तंत्र द्वारा Mn (IV) और Mn (II) बनाने के लिए अनुपातहीन हो सकता है। Mn(II) का गठन अधिकांश इलेक्ट्रोलाइट्स में घुलनशील होता है और इसका विघटन कैथोड को नीचा दिखाता है। इसे ध्यान में रखते हुए बैटरी उपयोग के दौरान औसत मैंगनीज ऑक्सीकरण स्थिति को +3.5 से ऊपर रखने के लिए कई मैंगनीज कैथोड को प्रतिस्थापित या डोप किया जाता है या वे चक्र जीवन और तापमान के कार्य के रूप में कम समग्र क्षमता से पीड़ित होंगे।

स्तरित
एक लिथियम समृद्ध स्तरित रॉकसाल्ट संरचना है जो लिथियम आयनों और लिथियम और मैंगनीज आयनों की वैकल्पिक परतों से 1:2 अनुपात में बनी है, जो परतदार संरचना के समान है. स्तरित यौगिकों के नामकरण में इसे लिखा जा सकता है ली(ली0.33एम.एन.0.67) ओ2. यद्यपि इलेक्ट्रोकेमिकली निष्क्रिय है, इसे उच्च क्षमता (4.5 V बनाम Li0) हल्के गर्मी उपचार के बाद एसिड लीचिंग प्रक्रिया का उपयोग करके लिथियेशन/डी-लिथियेशन या डेलिथियेटेड से गुजरने के लिए।  हालाँकि, लिथियम को  इतनी उच्च क्षमता पर भी चार्ज किया जा सकता है कि इलेक्ट्रोड सतह से ऑक्सीजन के नुकसान की भरपाई की जा सकती है जिससे साइकिल चलाने की स्थिरता खराब हो जाती है। का नया आवंटन  की खोज की गई है जिनमें ऑक्सीजन रिलीज (लंबा चक्र-जीवन) के खिलाफ बेहतर संरचनात्मक स्थिरता है।

स्तरित
स्तरित मैंगनीज ऑक्साइड मैंगनीज/ऑक्साइड ऑक्टाहेड्रा की नालीदार परतों से निर्मित है और विद्युत रासायनिक रूप से अस्थिर है। वास्तव में प्लेनर मेटल ऑक्साइड परतों से विकृतियाँ और विचलन Mn (III) जाह्न थाली आयन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की अभिव्यक्ति हैं। लीकोओ के साथ एक स्तरित संस्करण, आइसोस्ट्रक्चरल2, 1996 में स्तरित यौगिक NaMnO से आयन एक्सचेंज द्वारा तैयार किया गया था2, हालाँकि, लंबे समय तक साइकिल चलाना और आवेशित यौगिक की दोष प्रकृति ने अन्य चरणों में संरचनात्मक गिरावट और कटियन संतुलन को जन्म दिया।

स्तरित
स्तरित मैंगनीज ऑक्साइड संरचनात्मक रूप से संबंधित है  और लीकोओ2 इसी तरह के संक्रमण धातु ऑक्साइड परतों के साथ एक परत द्वारा अलग किया जाता है जिसमें दो लिथियम केशन होते हैं जो जाली में उपलब्ध दो टेट्राहेड्रल साइटों पर कब्जा कर लेते हैं, बल्कि एक ऑक्टाहेड्रल साइट। सामग्री आम तौर पर मूल यौगिक के कम वोल्टेज लिथिएशन, तरल अमोनिया का उपयोग करके प्रत्यक्ष लिथिएशन या कार्बनिक लिथिटिंग अभिकर्मक के उपयोग के माध्यम से बनाई जाती है। सायक्लिंग पर स्थिरता को सममित कोशिकाओं में प्रदर्शित किया गया है, हालांकि Mn (II) के गठन और विघटन के कारण सायक्लिंग गिरावट अपेक्षित है। कम मैंगनीज केशन की मात्रा को कम करने के लिए डोपेंट और प्रतिस्थापन का उपयोग करके संरचना का स्थिरीकरण इन लिथियम समृद्ध कम चरणों के चक्र जीवन को बढ़ाने का एक सफल मार्ग रहा है। ये स्तरित मैंगनीज ऑक्साइड परतें लिथियम से भरपूर हैं।

एक्स • और  • LiMnO साथ2 कंपोजिट
लिथियम-आयन बैटरी के लिए लिथियम-मैंगनीज ऑक्साइड इलेक्ट्रोड के क्षेत्र में मुख्य शोध प्रयासों में संरचनात्मक रूप से एकीकृत स्तरित का उपयोग करके समग्र इलेक्ट्रोड विकसित करना शामिल है।, स्तरित LiMnO2, और स्पिनल , x के रासायनिक सूत्र के साथ  • और  • LiMnO साथ2, जहाँ x+y+z=1. इन संरचनाओं का संयोजन उच्च क्षमता और दर-क्षमता प्राप्त करते हुए विद्युत रासायनिक सायक्लिंग के दौरान संरचनात्मक स्थिरता प्रदान करता है। 2005 में इस सामग्री का उपयोग करके 250 mAh/g से अधिक की रिचार्जेबल क्षमता की सूचना दी गई थी, जिसमें समान आयामों की वर्तमान वाणिज्यिक रिचार्जेबल बैटरी की क्षमता लगभग दोगुनी है।

यह भी देखें

 * बैटरी प्रकारों की सूची
 * बैटरी आकार की सूची
 * बैटरी प्रकार की तुलना