Nhật Bản chuyển sang oxit mangan để cải thiện pin lithium-ion

Các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Vật liệu Tiên tiến thuộc Đại học Tohoku (WPI-AIMR) ở Nhật Bản đã phát triển một cathode oxit giàu mangan cho pin lithium-ion, thể hiện độ ổn định chu kỳ gần như hoàn hảo, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong công nghệ pin. Pin lithium-ion, thiết yếu cho lưu trữ năng lượng tái tạo và xe điện, truyền thống dựa vào coban trong cathode, vốn đắt đỏ và liên quan đến các hoạt động khai thác phi đạo đức. Bằng cách chuyển sang mangan, một nguyên tố phong phú và rẻ tiền, các nhà nghiên cứu nhằm giảm chi phí và tác động môi trường. Tuy nhiên, cathode dựa trên mangan từ trước đến nay thường gặp phải biến dạng Jahn-Teller (JT), gây ra sự không ổn định cấu trúc và làm suy giảm hiệu suất pin. Để khắc phục điều này, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một phương pháp mới gọi là “kỹ thuật quỹ đạo giao diện,” nhằm vào cấu trúc điện tử ở cấp độ nguyên tử để trung hòa các biến dạng JT. Khác với các phương pháp trước đây sử dụng pha tạp hoặc phủ lớp, kỹ thuật này điều khiển hình học quỹ đạo điện tử tại các giao diện không thẳng hàng, tạo ra “sự bối rối hình học quỹ đạo” ngăn chặn các biến dạng làm giảm năng lượng.