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Científicos coreanos desarrollan ánodo económico y de alto rendimiento para baterías de iones de sodio

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) han desarrollado un material de ánodo económico y de alto rendimiento para su uso en baterías secundarias de iones de sodio , que son más rentables que las baterías de iones de litio.

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En un estudio publicado en la revista ACS Nano , los científicos explican que el nuevo material puede almacenar 1,5 veces más electricidad que el ánodo de grafito utilizado en las baterías comerciales de iones de litio y su rendimiento sigue siendo el mismo incluso después de 200 ciclos con una carga / descarga muy rápida. tasas de 10 A / g.

Hasta ahora, pocos grupos se habían aventurado a desarrollar un material de ánodo de sodio de alta capacidad porque, en comparación con los iones de litio, los iones de sodio son más grandes y, por lo tanto, no pueden almacenarse de manera tan estable en grafito y silicio, que se utilizan ampliamente como ánodos en tales baterías.

Pero para el equipo de KIST dirigido por Sang-Ok Kim, este desarrollo era necesario porque el sodio es 500 veces más abundante en la corteza terrestre que el litio, lo que hace que las baterías de iones de sodio sean un 40% más baratas que sus contrapartes de iones de litio.

Esquema del proceso de síntesis del material de ánodo basado en MoS2 dopado con nitrógeno. (Imagen del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea).

Para materializar esta propuesta, Kim y su grupo utilizaron disulfuro de molibdeno (MoS2), que ya ha despertado interés como candidato para materiales de ánodos de gran capacidad porque puede almacenar una gran cantidad de electricidad.

La caída de MoS2 es su alta resistencia eléctrica e inestabilidad estructural, que tienden a aparecer durante el funcionamiento de la batería. Para superar esta limitación, los investigadores coreanos crearon una capa de nano-revestimiento de cerámica utilizando aceite de silicona, que es un material ecológico de bajo costo. Al mezclar el precursor de MoS2 con aceite de silicona y tratar térmicamente la mezcla, pudieron producir una heteroestructura estable con baja resistencia y mayor estabilidad.

La evaluación de las propiedades electroquímicas indicó que este material podría almacenar de manera estable al menos el doble de electricidad (~ 600 mAh / g) que el material MoS2 sin recubrimiento y podría mantener esta capacidad incluso después de 200 ciclos rápidos de carga / descarga.

“[Pudimos] resolver los problemas de alta resistencia e inestabilidad estructural del MoS2 a través de la tecnología de estabilización de superficie de nano-revestimiento. Como resultado, desarrollamos una batería de iones de sodio que puede almacenar de manera estable una gran cantidad de electricidad ”, dijo Kim. “Nuestro método utiliza materiales rentables y ecológicos y, si se adapta para la fabricación a gran escala de materiales de ánodos, puede reducir los costos de producción y, por lo tanto, impulsar la comercialización de baterías de iones de sodio para dispositivos de almacenamiento de energía de gran capacidad. “

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