लिथियम आयन मैंगनीज ऑक्साइड बैटरी

लिथियम आयन मैंगनीज ऑक्साइड संग्रह (एलएमओ) एक लिथियम आयन संग्रह है जो मैंगनीज डाइऑक्साइड का  ऋणाग्र सामग्री के रूप में उपयोग करती है। वे उसी अंतर्वेशन (रसायन विज्ञान) / डी-अंतर्वेशन तंत्र के माध्यम से कार्य करते हैं जैसे कि अन्य वाणिज्यिक संचायक बैटरी प्रौद्योगिकियां  है। मैंगनीज-ऑक्साइड घटकों पर आधारित ऋणाग्र पृथ्वी-प्रचुर मात्रा में, मितव्ययी, गैर-विषैले हैं, और बेहतर तापीय स्थिरता प्रदान करते हैं।

स्पिनल
अधिक अध्ययन किए गए मैंगनीज ऑक्साइड-आधारित ऋणाग्र में से एक है, स्पिनल समूह संरचनात्मक वर्ग (अंतरिक्ष समूह Fd3m) के सदस्य का आदेश दिया गया है। मितव्ययी सामग्री रखने के अतिरिक्त, की त्रि-आयामी संरचना  सम्मिलन और डी-सम्मिलन संग्रह के निर्वहन और प्रभार के उपरान्त आयन के लिए एक अच्छी तरह से जुड़ा ढांचा प्रदान करके उच्च दर क्षमता के लिए प्रदान करता है। विशेष रूप से,  आयन खाली अष्टभुजाकार साइट से सटे  चतुष्फलकीय बहुतलीय ढांचे के भीतर चतुष्फलकीय साइटों पर अधिकार कर लेते हैं।  इस संरचनात्मक व्यवस्था के परिणामस्वरूप, संग्रह पर आधारित  ऋणाग्र ने द्वि-आयामी ढांचे वाली सामग्रियों की तुलना में उच्च दर-क्षमता का प्रदर्शन किया है।  पर आधारित ऋणाग्र की एक महत्वपूर्ण हानि सतह का क्षरण है जो तब देखा जाता है जब मैंगनीज की औसत ऑक्सीकरण अवस्था Mn+3.5 से नीचे चली जाती है। 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 विद्युत् अपघट्य में घुलनशील होता है और इसका विघटन ऋणाग्र को नीचा दिखाता है। इसे ध्यान में रखते हुए संग्रह उपयोग के उपरान्त औसत मैंगनीज ऑक्सीकरण स्थिति को +3.5 से ऊपर रखने के लिए कई मैंगनीज ऋणाग्र को प्रतिस्थापित या वार्निश 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 अभिधान में इसे  Li(Li0.33Mn0.67)O2 लिखा जा सकता है। यद्यपि  इलेक्ट्रोकेमिकली निष्क्रिय है, इसे उच्च क्षमता (4.5 V बनाम Li0) हल्के गर्मी उपचार के बाद अम्ल निक्षालन प्रक्रिया का उपयोग करके लिथियमन/डी-लिथियमन या डेलिथियेटेड से पारित होने के लिए है।  हालाँकि, लिथियम को  इतनी उच्च क्षमता पर भी आवेशित किया जा सकता है कि विद्युतद्वार सतह से ऑक्सीजन की हानि की भरपाई की जा सकती है जिससे चक्र चलाने की स्थिरता खराब हो जाती है।  के नए अपरूपों की खोज की गई है जिनमें ऑक्सीजन रिलीज (लंबा चक्र-जीवन) के खिलाफ बेहतर संरचनात्मक स्थिरता है।

स्तरित
स्तरित मैंगनीज ऑक्साइड मैंगनीज/ऑक्साइड अष्टभुजाकार की वलिमय परतों से निर्मित है और विद्युत रासायनिक रूप से अस्थिर है। वास्तव में तलीय धातु ऑक्साइड परतों से विकृतियाँ और विचलन Mn (III) जाह्न थाली आयन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की अभिव्यक्ति हैं। LiCoO2 के साथ एक स्तरित संस्करण, समसंरचनात्मक, 1996 में स्तरित यौगिक NaMnO2 से आयन विनिमय द्वारा तैयार किया गया था, हालाँकि, लंबे समय तक चक्र चलाना और आवेशित यौगिक की दोष प्रकृति ने अन्य चरणों में संरचनात्मक गिरावट और कटियन संतुलन को उत्पन्न किया।

स्तरित
स्तरित मैंगनीज ऑक्साइड संरचनात्मक रूप से  और LiCoO2 से संबंधित है, जिसमें समान संक्रमण धातु ऑक्साइड परतें होती हैं, जो दो लिथियम धनायनों वाली एक परत से अलग होती हैं, जो जाली में उपलब्ध दो चतुष्फलकीय स्थल के स्थान पर एक अष्टभुजाकार स्थल पर अधिकार कर लेती हैं। सामग्री सामान्यतः मूल यौगिक के कम वोल्टेज लिथियमन, तरल अमोनिया का उपयोग करके प्रत्यक्ष लिथियमन या कार्बनिक लिथिटिंग अभिकर्मक के उपयोग के माध्यम से बनाई जाती है। चक्र पर स्थिरता को सममित कोशिकाओं में प्रदर्शित किया गया है, हालांकि Mn (II) के गठन और विघटन के कारण चक्र गिरावट अपेक्षित है। कम मैंगनीज धनायन की मात्रा को कम करने के लिए अपमिश्रक 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।

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

यह भी देखें

 * संग्रह प्रकारों की सूची
 * संग्रह आकार की सूची
 * संग्रह प्रकार की तुलना