Los investigadores desarrollan catalizadores de oxígeno eficientes para las baterías de litio-oxígeno
La batería de litio-oxígeno (Li-O2) es una de las más prometedoras por su alta densidad energética teórica. Sin embargo, el escaso rendimiento catalítico de su cátodo de aire ha impedido su comercialización.
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Recientemente, un grupo de investigación conjunto dirigido por el profesor BAO Xinhe y el profesor WU Zhongshuai, del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS), ha fabricado nanoplanchas bidimensionales (2D) de Mn3O4 con planos cristalinos dominantes sobre grafeno (Mn3O4 NS/G) como eficientes catalizadores de oxígeno para las baterías de Li-O2, logrando una capacidad ultra alta y una estabilidad a largo plazo. Este estudio se publicó en ACS Catalysis el 7 de octubre.
El diseño de catalizadores de oxígeno con formas bien definidas y facetas cristalinas de alta actividad puede regular eficazmente la reacción de reducción de oxígeno (ORR) y la reacción de evolución de oxígeno (OER) en las interfaces trifásicas, pero sigue siendo un reto.
Los investigadores indicaron que el Mn3O4 NS/G con las facetas (101) y las vacantes de oxígeno enriquecidas ofrecían un sobrepotencial de carga menor, de 0,86 V, que el de las nanopartículas de Mn3O4 sobre grafeno (1,15 V).
Además, el cátodo de Mn3O4 NS/G mostró una estabilidad a largo plazo de más de 1.300 horas y una capacidad específica ultra alta de hasta 35.583 mAh/g a 200 mA/g, superando a la mayoría de los óxidos basados en Mn para baterías de Li-O2 de los que se tiene constancia.
Tanto los resultados experimentales como los teóricos demostraron la menor energía de adsorción del Mn3O4 (101) para el producto de descarga Li2O2 en comparación con el Mn3O4 (211), manifestando la más fácil descomposición del Li2O2 durante el proceso de carga.
"Este trabajo puede proporcionar pistas para la ingeniería de materiales basados en Mn con una faceta cristalina definida para las baterías de Li-O2 de alto rendimiento", dijo el profesor WU.
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