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El marco de carbono 3D mejorará los ánodos de la batería de iones de litio

29.07.2021

Con el objetivo de eliminar las deficiencias de los ánodos de las baterías de iones de litio actuales, un grupo de ingenieros de la Universidad Marítima y Oceánica de Corea y la Universidad Nacional de Busan, en un artículo para el Chemical Engineering Journal, informaron sobre un material de ánodo que desarrollaron con características estructurales únicas. que superan muchas de las barreras existentes para aumentar la eficiencia del ánodo.

En su trabajo, los científicos coreanos se centraron en el seleniuro de manganeso (MnSe), un compuesto de metal de transición ampliamente disponible conocido por su alta conductividad eléctrica y utilizado en el desarrollo de semiconductores y supercondensadores. Sin embargo, MnSe experimenta un cambio de volumen brusco (casi el 160 %) durante la carga y descarga, lo que no solo reduce el rendimiento del electrodo sino que también crea problemas de seguridad.

Los investigadores desarrollaron una forma simple y económica de compensar este cambio de volumen: incrustaron uniformemente nanopartículas de MnSe en una matriz tridimensional de nanoláminas de carbono poroso (3DCNM). Este marco de carbono no solo protegió a las nanopartículas de MnSe fijadas de la expansión repentina del volumen, sino que también las dotó de numerosas ventajas adicionales, como una gran cantidad de centros activos y una mayor área de contacto con el electrolito.

La mejor versión de este material sintetizado por los autores, que mostró la mayor estabilidad cíclica y tasa de carga/descarga en las pruebas, continuó demostrando excelentes propiedades electroquímicas (incluida la cinética de iones de litio y transporte de electrones) cuando se usó como parte de un prototipo de batería. con un cátodo de óxido de litio/manganeso.

El equipo se siente alentado por las posibles perspectivas de su logro: "Usando una columna vertebral de relleno conductivo, hemos desarrollado un ánodo que mejora el rendimiento de la batería al tiempo que proporciona almacenamiento de energía reversible. Esta estrategia podría aplicarse a otros seleniuros de metales de transición con un área de superficie alta y estable". nanoestructura, con aplicaciones en sistemas de almacenamiento de energía, electrocatálisis y semiconductores".

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