磁性材料が電池寿命の監視に役立つ可能性(Magnetic material could help monitor battery life)

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2022-06-14 バッファロー大学(UB)


A sample of the magneto-ionic material used in a new study. Credit: Douglas Levere / University at Buffalo

新しい研究により、磁性材料を用いて充電式電池の充電が必要になるまでの残量を監視する方法が示されました。
リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返すと、リチウムイオンが電池の片側から反対側へ流れます。そこで、レンのチームは、リチウムイオンが出入りすると磁性が変化する特殊な化合物を片方の端に使用したリチウムイオン電池を開発した。これにより、材料の磁性の変化を追跡することで、電池の充電状態を測定することが可能になった。
この研究成果は、6月13日付の米国科学アカデミー紀要(PNAS)に掲載された。

<関連情報>

二次電池のリチウム化磁気イオン素子 Lithiating magneto-ionics in a rechargeable battery

Yong Hu, Weiyi Gong, Sichen Wei, Saurabh Khuje, Yulong Huang, Zheng Li, Yuguang C. Li , Fei Yao , Qimin Yan  and Shenqiang Ren
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:June 13, 2022
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2122866119

Abstract

Magneto-ionics, real-time ionic control of magnetism in solid-state materials, promise ultralow-power memory, computing, and ultralow-field sensor technologies. The real-time ion intercalation is also the key state-of-charge feature in rechargeable batteries. Here, we report that the reversible lithiation/delithiation in molecular magneto-ionic material, the cathode in a rechargeable lithium-ion battery, accurately monitors its real-time state of charge through a dynamic tunability of magnetic ordering. The electrochemical and magnetic studies confirm that the structural vacancy and hydrogen-bonding networks enable reversible lithiation and delithiation in the magnetic cathode. Coupling with microwave-excited spin wave at a low frequency (0.35 GHz) and a magnetic field of 100 Oe, we reveal a fast and reliable built-in magneto-ionic sensor monitoring state of charge in rechargeable batteries. The findings shown herein promise an integration of molecular magneto-ionic cathode and rechargeable batteries for real-time monitoring of state of charge.

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