¿Cuáles son los efectos de los nuevos materiales negativos en la vida útil de la capacidad de la batería recargable?

Un equipo del Instituto de Investigación de Materiales de Japón (NIMS) ha sintetizado con éxito materiales alternos de nanopartículas de óxido de manganeso y grafeno. Como material de electrodo negativo para baterías recargables de iones de litio y sodio, el material compuesto puede aumentar la capacidad de carga y descarga de la batería más del doble, y puede extender la vida útil, resolviendo el problema de que no se puede obtener la capacidad y la vida útil.

La alta capacitancia es uno de los objetivos de las baterías secundarias. En la actualidad, el electrodo negativo utiliza materiales de carbono. Teóricamente, los óxidos de metales de transición tienen alta capacidad y se espera que se conviertan en sustitutos de los materiales de carbono. En particular, el óxido de manganeso con una estructura en capas se separa en una hoja nanométrica gruesa de una sola molécula. Se utiliza como electrodo negativo y la superficie está activa, lo que puede aumentar considerablemente la capacidad. Sin embargo, la dificultad del óxido de manganeso es que la carga y descarga repetidas pueden destruir fácilmente la estructura, y los nanómetros también son fáciles de condensar en grupos.

El equipo dispersó las nanopartículas de óxido de manganeso en la solución y las mezcló con grafeno para sintetizar múltiples capas de materiales compuestos laminados. Tanto el óxido de manganeso como el grafeno tienen carga negativa y generalmente se repelen entre sí. El equipo usó grafeno químicamente modificado ya en 2015 para hacerlo cargado positivamente, lo que resolvió el problema del rechazo y logró la capacidad máxima y la vida útil máxima de los materiales de los electrodos negativos de óxido metálico en ese momento.

Esta vez, al combinar las dos sustancias a nivel molecular, se obtienen las altas propiedades que son difíciles de lograr para materiales individuales. Además de utilizarse para cargar baterías, los materiales compuestos también pueden mejorar en gran medida el rendimiento de los sistemas de conversión y almacenamiento de energía, como los supercondensadores y los catalizadores de electrodos.

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