リチウムイオン電池は、高い比エネルギー及び長寿命の利点は、好適な電気自動車用バッテリーである（200Wh / kg以上）、高電圧を有しているが、電源電池の需要が大幅に増加しても、製品に関連する上流の原料を引き上げ2017年など、リチウム、コバルト、ニッケル、などのリチウムイオン電池材料、関連付けられた価格は、原料価格の上昇の二種類、特にリチウムとコバルトを実質的な上昇を示した狂ったように記述することができるされている。電池に生産と自動車メーカーから川下産業チェーンのデュアル圧力下でコスト削減のコストの急激な上昇は、電池メーカーは大幅に、しばらく激しい市場競争の中で、価格決定力の電池メーカーの欠如は、したがって、2018年の利益率を圧迫しています今年も大部分の電源電池メーカーにとって非常に困難な年になります。
生産コストを削減し、電池性能を向上させ、バッテリーの研究開発の未来への鍵である、最近崔李と魏チェンらスタンフォード大学が共同のMnOに基づいて製品を開発しました 2-H2電解液として水溶液を使用して新しい電池、1.3Vの動作電圧、セル（約174Wh / kgの理論比容量）、最大10,000倍のサイクル寿命を最適化することにより139Wh / kgまでの実際の比容量低コストというメリットがあるため、エネルギー貯蔵と電源バッテリーの幅広いアプリケーションの見通しがあります。
Mn-H電池の正の作用原理は、可溶性Mn 2+固体MnO 2負と負の違いは、Hの採用です +そして、H 2この変化の間に、電解質は高濃度のMnSO 4伝統的な固体電極とは異なり、正極反応生成物および負極反応生成物はすべて可溶性である（以下の式に示す）。
MN-Hセル構造は、陰極炭素繊維マット、ガラス繊維膜分離装置の小孔構造を用いて、以下に示す、負電極は、サポートされている炭素繊維マットのPt / C複合触媒、電解液の高濃度でのMnSO 4ソリューション、Mnを充電するとき 2+それは正の炭素繊維の表面に移動し、酸化反応は炭素繊維の表面上にMnOの層を生成する。 2, H+負の表面で還元反応が起こり、H 2放電プロセスは正反対のMnO 2電子が得られると、還元反応が起こって可溶性のMn 2+、溶液に戻ってMnSOを生成する 4, H2負極で酸化反応が起こってH+.
Wei Chenは、上記の電池構造を用いて電池を作製し（以下の図を参照）、水溶液の高電圧を下げるためにシステムの電気化学的性能を試験した。 2正極析出の問題では、Wei Chenは充電電圧を1.6Vに設定し、Wei Chenは1MのMnSOを採用した。 4酸性環境において負極活Pt触媒のために10回以上、最大91％のサイクルクーロン効率。後に61％の第1の電池効率は、中の溶液を添加して魏陳強い電解液など0.05M H 2SO 4三重充電電流ブースト（1.6V定電圧充電）が、唯一85S充電を完了することができ、大幅のMn-H電池の性能を向上させる、放電プロセスはまた、有意に（50mVの周りに）改善された、第効率70％に上昇し、次の数サイクルでクーロン効率は約100％に達した。
次の図bは、同じ充電システム（1.6V定電圧充電から1mAh / cmまで）のMn-Hバッテリを示しています 2）充電後、異なる電流密度での放電曲線は、10mA / cm 2、50および100mA / cmに増加する 2電池の放電容量がほとんど減少ダウン、異なる倍率がCサイクルは、Mn-Hを示す細胞は、非常に優れたレート特性を有し、一致図という結果となった後。より重要なことに、マンガンHバッテリー急速充電サイクルの場合、10,000サイクルの容量の低下はない。
Mn-H電池は、優れたレート特性およびサイクル特性を有するが、電解質の炭素繊維電極の利用効率は、わずか約36％、非常に低いので、このようのみ19.6Wh / kgでの全体的な電池のエネルギー密度が得ない。ためこの問題を解決するために、Wei Chenはナノ構造炭素膜を電極として使用し、4MのMnSO 4またHを高めるために電解液中で観察しながら、電池のエネルギー密度は139Wh / kgまで増加したように電解液の利用効率は、74.3パーセントに増加され、エネルギーの体積比は210.6Wh / L.魏陳に到達します 2SO 4また、電池のレート性能を効果的に高め、充電時間を短縮し、放電電圧レベルを上げることもできますが、高すぎます。 2SO 4濃度が腐食の問題を引き起こす可能性があり、電池構造設計の観点からさらに解決する必要がある。
マンガン-H電池はまだ直面している問題の一つは - ？第一の目標から研究室のアプリケーションは、Mn-Hのバッテリ容量を大きくすることである。この問題を解決するためにどのように、尺度がで感じた正炭素繊維の太さや面積を大きくすることですこの尺度は有意な正極のローディングを向上させることができ、これは例えば、バッテリ容量が倍に増加するが、正極の炭素繊維マットの厚みを2倍に厚くすることにより、速度を加速するためにダウンのMn-H電池容量の低下を招くが、 600サイクル後、容量が初期容量の96.5％の減少に滴下。正負非対称デザインの別の測定値を、図のMn-H電池の原理点から、負電極構造体は、触媒効果の主な原因であります記憶装置を必要としないH 2有意にも有意のMn-H電池の容量及びエネルギー密度を向上させ、（以下に示す）の実施例の面積を減少させるために、正極、負極の面積を増加させることにより、筒状構造を設計することができるが、マンガンH電池等従って魏陳Pt / C触媒の量を減少させる、のMn-H電池のコストを低減する。この設計は、ある程度電池（負極還元反応領域）の速度能力が、電池のこのMeiyouzuai良好なサイクル性能が低下するが次の図eから、1400サイクル後も、容量維持率は94.2％に達することがわかります。これは、パワーバッテリーのニーズを完全に満たすことができます。
Cui WeiおよびWei Chenなどによって開発されたMn-H電池は、本質的に、Hを計算することができないため、化学エネルギー貯蔵電池陰極および燃料電池陽極からなるハイブリッド電池である。 2負極の品質、電池の軽量化、Mnを使用 2+/ Mn 4+2つの電子反応は、MnO 2バッテリーの電圧が唯一1.3Vインターネットについてですが、それでもバッテリーの高い特定のエネルギーを得るが、今いくつかの問題があり、すべての正および負の炭素の第一は、重量で使用感じたもののので、理論容量616mAh / gに増加させるために、大きい、乏しい濡れ性は、電池のコストを押し上げ、電極として薄膜からなるナノカーボン材料でなければならない電池の比エネルギーを低減し、電池のアノードは、水素ガスを生成し、さらにのでエア（例えば、Arで必要とされる充電時、N 2ガスなど）がHを生成する 2電池と、放電処理は、バッテリHの連続的な供給を必要とします 2これには、電池Ar（N 2）およびH 2これは、バッテリシステムの具体的なエネルギーが低下する、を意味します。Hにおける暗黙の問題もあります 2少量のCO、COが存在する 2（これは現在の産業システムであるH 2良いを最適化することにより、一般的な不純物が）、これらの問題は、電池のその後の最適化に対処する必要があり、バッテリーのサイクル寿命に影響を与え、負の触媒被毒につながる可能性があります。しかし、全体として、これは非常に独創的なアイデアでありますこれは、効果的に大規模なエネルギー貯蔵や電気自動車の推進のために非常に重要な意義を持って、バッテリーのコストを削減することができます。
