Las baterías recargables rentables están en el corazón de prácticamente todos los dispositivos electrónicos portátiles, que se han vuelto omnipresentes en la vida diaria moderna. Además, las baterías recargables son componentes esenciales en muchas tecnologías respetuosas con el medio ambiente, como los automóviles eléctricos y los sistemas que cosechan energías renovablesenergía. También son habilitadores clave de varios dispositivos médicos y facilitan la investigación en varios campos como la fuente de energía de sensores electrónicos y cámaras. Por lo tanto, no debería sorprender que se esté haciendo un gran esfuerzo para desarrollar mejores y más baratosbaterías recargables.
Hasta ahora, las baterías de iones de litio recargables ocupan el primer lugar gracias a su excelente rendimiento en todos los ámbitos en términos de capacidad, estabilidad, precio y tiempo de carga. Sin embargo, el litio y otros metales menores y costosos como el cobalto ycobre, no se encuentran entre los materiales más abundantes en la corteza terrestre, y su demanda cada vez mayor pronto conducirá a problemas de suministro en todo el mundo. En la Universidad de Ciencias de Tokio, Japón, el profesor Shinichi Komaba y sus colegas se han esforzado por encontrar unsolución a este enigma que empeora mediante el desarrollo de baterías recargables con materiales alternativos más abundantes.
en un estudio reciente publicado en Edición internacional Angewandte Chemie , el equipo encontró un método energéticamente eficiente para producir un nuevo material a base de carbono para baterías de iones de sodio. Además del Prof. Komaba, el equipo también incluyó a la Sra. Azusa Kamiyama y al Profesor Asociado Kei Kubota de la Universidad de Ciencias de Tokio,Dr. Yong Youn y Dr. Yoshitaka Tateyama del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón, y el Prof. Asociado Kazuma Gotoh de la Universidad de Okayama, Japón. El estudio se centró en la síntesis de carbono duro, un material altamente poroso que sirve como electrodo negativode baterías recargables, mediante el uso de óxido de magnesio MgO como plantilla inorgánica de poros de tamaño nanométrico dentro del carbono duro.
Los investigadores exploraron una técnica diferente para mezclar los ingredientes de la plantilla de MgO con el fin de ajustar con precisión la nanoestructura del electrodo de carbono duro resultante. Después de múltiples análisis experimentales y teóricos, aclararon las condiciones óptimas de fabricación y los ingredientes para producir carbono duro conuna capacidad de 478 mAh / g, la más alta jamás reportada en este tipo de material. El profesor Komaba afirma: "Hasta ahora, la capacidad de los materiales de los electrodos negativos a base de carbono para baterías de iones de sodio era en su mayoría de 300 a 350 mAh / g. Aunque se han informado valores cercanos a 438 mAh / g, esos materiales requieren tratamiento térmico a temperaturas extremadamente altas por encima de 1900 ° C. En contraste, empleamos tratamiento térmico a solo 1500 ° C, una temperatura relativamente baja ". Por supuesto, con temperaturas más bajasLa temperatura conlleva un menor gasto de energía, lo que también significa un menor costo y menor impacto ambiental.
La capacidad de este material de electrodo de carbono duro de nuevo desarrollo es ciertamente notable y supera con creces la del grafito 372 mAh / g, que se utiliza actualmente como material de electrodo negativo en baterías de iones de litio. Además, aunque unLa batería de iones de litio con este electrodo negativo de carbono duro funcionaría en teoría con una diferencia de voltaje de 0,3 voltios más baja que una batería de iones de litio estándar, la mayor capacidad de la primera conduciría a una densidad de energía mucho mayor por peso 1600 Wh / kgversus 1430 Wh / kg, lo que resulta en un aumento de + 19% en la densidad de energía.
Emocionado por los resultados y con los ojos puestos en el futuro, el profesor Komaba comenta: "Nuestro estudio demuestra que es posible realizar baterías de iones de sodio de alta energía, anulando la creencia común de que las baterías de iones de litio tienen una energía superiordensidad. El carbono duro con una capacidad extremadamente alta que desarrollamos ha abierto una puerta hacia el diseño de nuevos materiales de almacenamiento de sodio ".
Se requerirán más estudios para verificar que el material propuesto realmente ofrece una vida útil superior, características de entrada-salida y operación a baja temperatura en baterías de iones de sodio reales. Con un poco de suerte, podríamos estar a punto de presenciar la próxima generación de¡baterías recargables!
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :