作為地球上儲量最豐富的金屬之一，錳，可以取代電池負(fù)極中昂貴的鈷。目前，電動(dòng)汽車中的鋰離子電池在一定程度上會(huì)依賴鈷，此種藍(lán)灰色金屬可以安全地為電池供應(yīng)更多電力，但也帶來了一個(gè)問題，即鈷的價(jià)格昂貴，還往往要在政治不穩(wěn)定的地區(qū)進(jìn)行開采。隨著儲能市場的上升，研究人員開始尋找對鈷依賴程度更低或者完全不依賴于鈷的電池化學(xué)物質(zhì)。

據(jù)外媒報(bào)道，美國能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室（ArgonneNationalLaboratory）的研究人員正在研發(fā)一種以錳為中心的技術(shù)，因?yàn)殄i是地球上儲量最豐富的金屬之一。該項(xiàng)研究由美國能源部汽車技術(shù)辦公室（DOE’sVehicleTechnologiesOffice）供應(yīng)資助，不僅可以用于電動(dòng)汽車，還可以用于電網(wǎng)（風(fēng)能、太陽能等變化性能源資源也要利用電池存儲）和其他行業(yè)。

對替代性材料的探索集中于電池負(fù)極材料。當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，鋰離子會(huì)穿過電解質(zhì)從負(fù)極流向正極，在放電時(shí)，該過程又會(huì)逆轉(zhuǎn)。阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)研發(fā)出一種富含鋰的鎳錳鈷（NMC）陰極材料，與傳統(tǒng)的負(fù)極材料相比，儲能能力提高了50%至100%。該技術(shù)已經(jīng)被授權(quán)給通用汽車在內(nèi)的全球制造商，而且通用在其雪佛蘭Volt和Bolt車型中就采用了此種陰極材料。

現(xiàn)在，在阿貢國家實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部一個(gè)獲得資助的技術(shù)成熟項(xiàng)目的支持下，研究人員正在改進(jìn)NMC技術(shù)，要改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的鋰和錳含量，以提高電池的能量密度和安全性，同時(shí)降低成本。

在過去幾年中，研究此類材料的大部分工作都在阿貢國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)用戶設(shè)施——先進(jìn)光子源（APS）上進(jìn)行，能夠讓科學(xué)家們從原子角度，分析電池內(nèi)部發(fā)生的情況。研究人員們還使用X射線光譜和衍射技術(shù)幫助了解電池運(yùn)行過程中，該材料的表現(xiàn)情況如何。

其他降低鈷含量的策略包括采用更高比例的鎳，但是該方法也有問題。雖然鎳的儲量比鈷豐富得多，但是目前適用于電池的鎳還不到總儲量的五分之一。隨著需求上升，鎳的供應(yīng)量會(huì)比想象的要少得多，從而導(dǎo)致鎳價(jià)飆升，因?yàn)樗腥硕紩?huì)轉(zhuǎn)向研究富含鎳的電池化學(xué)物質(zhì)。

與負(fù)極鎳含量高的電池相比，陰極含錳豐富的電池更便宜，也更安全，正如電池研究中常見的情況相同，只是針對電池一個(gè)或兩個(gè)方面的改進(jìn)要權(quán)衡利弊。在此種情況下，新增錳和鋰含量會(huì)降低陰極的穩(wěn)定性，而且隨著時(shí)間的推移，電池性能就會(huì)發(fā)生變化。

阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在設(shè)計(jì)和測試新型負(fù)極結(jié)構(gòu)、涂層和電解質(zhì)添加劑，以幫助解決這一問題。