(a) Fórmulas de molécula de BTA y NiBTA y (b) estructura electrónica de NiBTA. La estructura electrónica se divide en sistemas σ y π. El sistema π se descompone aún más en LMO de bloques de Ni y BTA. La densidad de pares solitarios (LP) de Ni se excluye de DOS (σ). Los LMO de Ni están etiquetados por polinomios armónicos correspondientes a la simetría orbital, se agregan etiquetas 3d y 4p para mayor claridad. Los electrones en los diagramas BTA y Ni se muestran como puntos. Los puntos rojos corresponden a electrones de BTA que están ausentes en las fracciones de ligando de NiBTA. Los orbitales 3dXY, 4s, 4pX y 4pY de Ni están altamente entremezclados con otros orbitales en bandas σ y no se muestran aquí. Crédito:Ciencia química (2022). DOI:10.1039/D2SC03127B
Los investigadores de Skoltech, con la ayuda de sus colegas de la Universidad Estatal de Moscú, dieron a conocer los mecanismos de almacenamiento de carga de NiBTA, un material recientemente descubierto que puede habilitar baterías avanzadas de carga rápida. Su informe se publica en Chemical Science .
Las baterías de carga rápida son necesarias para muchas aplicaciones, como los vehículos eléctricos que sufren el problema de la "ansiedad de autonomía". Sin embargo, los materiales de los ánodos de las baterías modernas no son adecuados para una carga rápida fiable o solo ofrecen una densidad de energía moderada. Motiva a los científicos a buscar nuevos materiales que tengan mayores capacidades y puedan operar de manera segura en condiciones de carga rápida.
Recientemente, los investigadores propusieron NiBTA, un nuevo material de ánodo prometedor que es un polímero de coordinación a base de níquel derivado de la bencentetramina. Sin embargo, no quedó claro cómo se carga y descarga NiBTA en las baterías. Diferentes grupos de investigación propusieron mecanismos completamente diferentes, principalmente porque los datos eran demasiado ambiguos para dar conclusiones confiables. En el nuevo trabajo, los científicos de Skoltech utilizaron una combinación de métodos avanzados para obtener información sobre el comportamiento de NiBTA en baterías a base de litio, sodio y potasio.
"La belleza de este trabajo es reunir varias técnicas, tanto experimentales como teóricas", dijo el primer autor del estudio, el profesor Skoltech Roman Kapaev. "Esto ayudó a obtener resultados confiables porque cada método brinda solo una parte de la imagen. Entre otras cosas, usamos la difracción de rayos X operando y la espectroscopia Raman operando, lo que nos permitió rastrear los cambios estructurales dentro de las baterías en detalle. Estábamos el primero en aplicar un enfoque tan riguroso para esta clase de compuestos. Este estudio arroja luz sobre la química redox de los polímeros de coordinación, que puede ser útil para muchas aplicaciones". Los científicos encuentran una manera de crear baterías de larga duración y carga rápida
