محققان در دانشگاه آکرون، ایالات متحده توسعه یافته Mn3O4 / C نانوکرههای متخلخل سلسله مراتبی، و یک ماده آند برای باتری های لیتیوم یون. چنین نانوکرههای ظرفیت ویژه برگشت پذیر بالاتر (در حال حاضر از 200 میلی آمپر / گرم، باتری پس از ظرفیت 1237mAh / گرم)، در حالی که داشتن ثبات بسیار عالی (در حال حاضر از 4A / گرم، ظرفیت باتری 425mAh / گرم) و طول عمر بسیار طولانی از طریق بد (فعلی 4A / گرم، 3000 بار از طریق استفاده بد بود، هیچ محو شدن ظرفیت قابل توجه).
در تئوری، اکسید فلزات واسطه با ظرفیت بالا، هزینه کم، آند مواد نویدبخش آن است. در چنین مواد، Mn3O4 ذخایر غنی، به راحتی اکسیده، رقابتی الکتروشیمیایی، به عنوان یک باتری مواد آند، چشم انداز آن بهتر است، آن را نیز به طور گسترده ای به مطالعه انواع مختلفی از مواد باتری استفاده می شود.
با این حال، اکسید فلزات واسطه می تواند یک باتری لیتیوم یون (LIBS) مواد آند نیز مشکلات متعددی مواجه می شوند: اول، تفاوت بین داخلی اکسید فلز رسانا انتقال الکترون را محدود در سراسر الکترود، در استفاده کم از مواد فعال و در نتیجه، می توان آن را برآورد کم است. پس از آن، لیتیوم و delithiation حجم زیادی تورم و کوچک فرایند ممکن است در یک الکترود اکسید فلز ساییده، در نتیجه شتاب ظرفیت چرخه نتیجه محو شدن در طول استفاده بد است که به خوبی شناخته شده است، و کربن نانو مهندسی ترکیبی غلبه و یک راه موثر برای محدود کردن چنین مسائلی.
واکنش حرارتی تیم با استفاده از یک حلال، خود مونتاژ سنتز کمپلکس های فلزی مبتنی بر منگنز (Mn-MOC)، ترکیب داشتن یک ساختار کروی است. سپس، پژوهشگران یک ماده پیش ساز منگنز-MOC که به جزء متخلخل به مرحله سرد شدن آهسته حرارتی درمان نانوسپیرهای Mn3O4 / C.
ساختار متخلخل محققان سلسله مراتبی منحصر به فرد به نانوکرههای ظرفیت ذخیره سازی لیتیوم نسبت داد. نانوبلورهای نانوکرههای Mn3O4، کریستال پوشش داده شده با یک پوسته نازک کربن به طور مساوی توزیع شده است. این نانو ساختار منطقه واکنش بزرگ، هدایت الکتریکی پیشرفته، و تشکیل یک رابط الکترولیت جامد جامد (SEI) تولید آسان است و می تواند با تغییر حجم الكترود نوع واكنش تبدیل سازگار باشد.