La nueva nanoarquitectura de materiales permite el desarrollo de baterías de alta energía de nueva generación más allá de la química de iones de litio Crédito:Universidad de Tecnología de Sydney
El rápido desarrollo de los recursos energéticos renovables ha provocado enormes demandas a gran escala, sistemas de almacenamiento de energía estacionarios rentables y de alta densidad de energía.
Las baterías de iones de litio (LIB) tienen muchas ventajas, pero hay elementos metálicos mucho más abundantes disponibles como el sodio, potasio, zinc y aluminio.
Estos elementos tienen una química similar al litio y recientemente se han investigado ampliamente. incluidas las baterías de iones de sodio (SIB), baterías de iones de potasio (PIB), baterías de iones de zinc (ZIB), y baterías de iones de aluminio (AIB). A pesar de los aspectos prometedores relacionados con el potencial redox y la densidad de energía, el desarrollo de estos más allá de LIB se ha visto obstaculizado por la falta de materiales de electrodos adecuados.
Nueva investigación dirigida por el profesor Guoxiu Wang de la Universidad de Tecnología de Sydney, y publicado en Comunicaciones de la naturaleza , describe una estrategia que utiliza la ingeniería de tensión de interfaz en un nanomaterial de grafeno 2-D para producir un nuevo tipo de cátodo. La ingeniería de deformación es el proceso de ajustar las propiedades de un material alterando sus atributos mecánicos o estructurales.
"Más allá de las baterías de iones de litio son candidatos prometedores para aplicaciones de alta densidad de energía, Aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala y de bajo costo. Sin embargo, el principal desafío radica en el desarrollo de materiales de electrodos adecuados, "" Profesor Wang, Director del Centro de Tecnología de Energía Limpia de la UTS, dijo.
"Esta investigación demuestra un nuevo tipo de cátodos de deformación cero para la intercalación reversible de iones más allá de Li + (Na + , K + , Zn 2 +, Alabama 3 + ) a través de la ingeniería de deformación de la interfaz de una heteroestructura de grafeno-VOPO4 multicapa bidimensional.
Cuando se aplica como cátodos en baterías de iones K +, logramos una alta capacidad específica de 160 mA h g -1 y una gran densidad de energía de ~ 570 W h kg -1 , presentando el mejor desempeño reportado hasta la fecha. Es más, la heteroestructura multicapa 2-D preparada también se puede extender como cátodos para Na de alto rendimiento + , Zn 2 + , y Al 3 + -baterías de iones.
Los investigadores dicen que este trabajo presagia una estrategia prometedora para utilizar la ingeniería de deformación de materiales 2-D para aplicaciones avanzadas de almacenamiento de energía.
"La estrategia de la ingeniería de deformaciones podría extenderse a muchos otros nanomateriales para el diseño racional de materiales de electrodos hacia aplicaciones de almacenamiento de alta energía más allá de la química de iones de litio, "Dijo el profesor Wang.
