Nuevo material de batería basado en carbono mejora seguridad, longevidad y potencia

Universidad de Tohoku, Sendai, Japón

Estructura de MG4C60 en capas. a. Patrones XRD de C60 prístino y polvos MG4C60 con resultado simulado para MG4C60. b. Imagen SEM de polvo MG4C60 con barra de escala de 5 µm. c. Imagen TEM IFFT (barra de escala de 1 nm) de MG4C60 con ilustración estructural en marrón. d. Espectros XAS de borde C de C60 prístino y MG4C60. Ilustración estructural de MG4C60 en capas observada desde e. eje b y f. eje a. (Imagen: ©Shijian Wang et al.)

Rediseño fundamental de la conexión de fullerenos

Esta investigación demuestra una nueva forma de hacer materiales de batería basados en carbono mucho más seguros, duraderos y potentes, rediseñando fundamentalmente cómo se conectan las moléculas de fullereno. Las baterías de iones de litio actuales dependen principalmente del grafito, lo que limita la velocidad de carga rápida y plantea riesgos de seguridad debido al plating de litio. Estos hallazgos significan progreso hacia vehículos eléctricos más seguros, electrónica de consumo más duradera y almacenamiento de energía renovable más fiable.

Marco de fullereno unido covalentemente

El fullereno es una molécula única que se presta bien a muchas aplicaciones potenciales, sin embargo, la poca estabilidad ha sido un problema que obstaculiza su uso en baterías. Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku ha creado un marco de fullereno unido covalentemente (Mg4C60) que muestra que el carbono puede almacenar litio de una manera completamente diferente y mucho más estable, evitando el colapso estructural y previniendo la pérdida de material activo que ha obstaculizado durante mucho tiempo a los ánodos de fullereno. Este avance proporciona un modelo para diseñar materiales de batería de próxima generación que soporten carga rápida más segura, mayor densidad energética y vidas útiles más largas.

"Nuestros próximos pasos son expandir esta estrategia de unión covalente a una gama más amplia de marcos de fullereno y carbono, con el objetivo de crear una familia de materiales de ánodo estables y de alta capacidad adecuados para baterías de carga rápida", dijo el Profesor Distinguido Hao Li del Instituto Avanzado para Investigación de Materiales (WPI-AIMR).

Los pasos adicionales implicarán trabajar con socios industriales para evaluar la escalabilidad de estos materiales e integrarlos en formatos de celdas prácticos. Entender cómo lograr la practicidad real es un paso crucial, que esperamos conduzca hacia un futuro de tecnologías de energía limpia eficientes.

Para más información, contactar a Hao Li en hao.li@tohoku.ac.jp.