Los científicos han desarrollado nanocables coaxiales:nanotubos de carbono recubiertos con dióxido de titanio. Crédito de la imagen:Cao, et al. (c) Química de Materiales.
(PhysOrg.com) - Por sí mismo, dióxido de titanio (TiO 2 ) es un electrodo muy pobre. Los electrones se mueven muy lentamente a través del material, tan lentamente, De hecho, que puede llevar años llenar una pieza de TiO de un milímetro de espesor 2 . Sin embargo, las cosas cambian cuando el TiO 2 es extremadamente delgado:una pieza de TiO de 10 nm de espesor 2 puede llenarse de electrones en milisegundos. Inspirado por esta habilidad, Los científicos han investigado recientemente si el TiO 2 podría ser útil para fabricar baterías de alta capacidad.
Un equipo de científicos Fei-Fei Cao, et al., de instituciones en China y Alemania, han descubierto que la aplicación de una fina capa de TiO 2 al exterior de los nanotubos de carbono (CNT) pueden crear nanocables coaxiales. Luego, los nanocables pueden formarse en un sólido cristalino que resulta ser muy bueno para atrapar iones de litio y transportar electrones rápidamente, mucho mejor que el TiO 2 o CNT por su cuenta.
"Por un lado, el núcleo de CNT proporciona suficientes electrones para el almacenamiento de litio en el TiO 2 vaina, ”Escribieron los investigadores en un estudio publicado en Química de Materiales . "Por otra parte, el propio CNT también puede almacenar litio, por lo que esta cinética de almacenamiento es, Sucesivamente, mejorado por la presencia del TiO nanoporoso 2 ... [que] permite un acceso rápido a los iones de litio del electrolito líquido ".
Estas ventajas simbióticas podrían conducir directamente a mejoras en las baterías de iones de litio que utilizan ánodos basados en nanocables. Los investigadores encontraron que los nuevos ánodos ofrecen mejoras en la capacidad de almacenamiento, tasa de liberación, y rendimiento de ciclismo en comparación con CNT puro o TiO puro 2 . Los nanocables también tenían buena confiabilidad, mostrando casi ninguna pérdida de capacidad después de cien ciclos.
Cables de nanotubos recubiertos de titanio mostrados bajo un microscopio electrónico de transmisión. Crédito de la imagen:Cao, et al. (c) Química de Materiales.
Estas capacidades también son competitivas con ánodos basados en grafito, que se utilizan comúnmente en las baterías de iones de litio actuales. Más, los nanocables son fáciles de producir y están hechos de materiales económicos, lo que podría hacerlos atractivos para uso comercial.
“Este fascinante comportamiento simbiótico y el hecho de que la morfología del cable conduce a un uso eficiente de esta simbiosis hace que esta solución cumpla con los requisitos de las baterías de iones de litio extremadamente bien, ”Escribieron los investigadores.
Los científicos esperan que esta demostración de los beneficios sinérgicos de los materiales híbridos pueda motivar una mayor investigación sobre el uso de materiales híbridos para otros dispositivos de almacenamiento de energía. como supercondensadores.
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