在同步加速器设备上进行的操作x射线研究照片。学分:WMG，华威大学电动汽车用高储能电池需要高容量电池阴极。新的锂过量锰-r ich阴极有望取代现有的富镍阴极，但了解锰和氧如何适应高电压下的电荷存储对其成功适应至关重要。华威大学WMG领导的研究与美国研究人员合作，利用一系列x光研究来确定是氧离子而不是锰离子促进了电荷存储。电动汽车总有一天会主导英国的道路，对于消除二氧化碳排放至关重要，但汽车制造商面临的一个主要问题是如何制造一种负担得起的长效高能量电池，能够快速有效地充电。因此，这是一场制造储能目标为500瓦时/千克的电动汽车电池的竞赛，但如果不改用新的阴极材料，这些目标是不可能实现的。
尽管在过去的10年里不断取得进展，以推动最先进的电动汽车富镍阴极的性能，但这种材料无法提供所需的能量密度。为了增加容量，需要使用更多的锂，这意味着超出镍储存电子电荷的能力。
锂过量的富锰阴极提供了足够的能量密度，但要最终达到500瓦时/千克的能量储存目标，我们需要了解电子电荷是如何储存在材料中的。简单来说，就是电子电荷储存在锰或氧的位置。
在“富锰碱性过剩阴极中锰的氧化向何处去？”发表在今天2月17日的《美国化学学会能源通讯》杂志上，来自华威大学WMG分校的研究人员在理解锂过量富锰阴极的电荷存储方面，克服了一个重要的里程碑。
锂过量化合物涉及常规和非常规氧化还原，常规是指金属离子改变其电子密度。可逆地改变氧(或氧氧化还原)上的电子密度而不形成O2气体是非常规的氧化还原。文献中存在各种计算模型，描述了涉及两者的不同机制，但最终需要在电池循环(操作)时进行仔细的x光研究来验证这些模型。
由华威大学的WMG领导的英国和美国的研究人员进行了操作x光研究，以精确定量高压下的锰和氧。他们展示了x光束如何不可逆地驱动高度氧化的锰(Mn7+)在其他材料中不可逆地捕获O2气体。
然而，通过进行仔细的操作X射线研究，避免了束损伤，并且在电池循环过程中，在锂过量的阴极中充电时，仅观察到痕量的Mn7+形成。
沃里克大学WMG分校的路易斯·派珀教授解释说，“我们最终解决了氧而不是金属氧化还原驱动更高容量的问题，这意味着我们现在可以设计更好的策略来改善这类材料的循环和性能。”
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