[ad_1]
Investigadores del AIST, en colaboración con investigadores de la Universidad de Osaka, la Universidad Politécnica de Tokio, la Universidad de Kyushu y la Universidad Nacional Tsing Hua, han desarrollado un método para introducir metales alcalinos en las capas intermedias de grafeno. Una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal se llama grafeno. Observaron con éxito la configuración atómica de los átomos de metales alcalinos implantados, que es una estructura hexagonal de doble capa compacta.
![](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_40798_17108488735325293.png)
El rendimiento de las baterías tiene un impacto significativo en la autonomía de los vehículos eléctricos y en la vida útil de los teléfonos inteligentes. Es posible mejorar el rendimiento de estos dispositivos electrónicos si las baterías recargables pueden contener más energía.
El grafito, el material de electrodo utilizado en las baterías, consta de múltiples capas de grafeno con metales alcalinos intercalados entre ellas para permitir el flujo de electrones durante la carga y descarga. Lograr una alta densidad de almacenamiento de metales alcalinos entre las capas de grafeno podría aumentar la capacidad eléctrica.
Los experimentos de difracción de rayos X y electrones han hecho que se sepa ampliamente durante el último siglo que las capas intermedias de grafeno sólo pueden soportar una capa de metal alcalino. El límite de carga teórico es el número de átomos de metal alcalino de una sola capa que llenan cada capa al máximo de su capacidad.
Sin embargo, no hay estudios que observen directamente la disposición atómica de los metales alcalinos entre capas para confirmar si las capas de grafeno solo pueden contener una sola capa de átomos de metales alcalinos o si otros métodos pueden crear múltiples capas o una mayor densidad de metales alcalinos.
Los investigadores han desarrollado un método para introducir metales alcalinos densos entre capas de grafeno. Observaron con éxito la estructura de disposición de los átomos de metales alcalinos entre las capas de grafeno utilizando un microscopio electrónico de alto rendimiento y bajo voltaje (60 kV).
Debido a su espaciado flexible entre capas, los metales alcalinos están densamente empaquetados en una estructura bicapa en la capa superficial de grafito y grafeno bicapa. Esto permite inyectar aproximadamente el doble de metales alcalinos. Se espera que el grafeno con dos capas de intercalación de metales alcalinos actúe como material de electrodo para aumentar la capacidad de las baterías secundarias de iones alcalinos.
fondo
Japón está realizando importantes inversiones estratégicas en el desarrollo de baterías recargables para su uso en automóviles eléctricos y en tecnología de la información para descarbonizar la sociedad y crear una red de información sofisticada que conecte personas, productos y servicios.
El desafío crítico de reducir el peso de la batería y aumentar su capacidad es una de las tecnologías fundamentales necesarias para mejorar el rendimiento de las baterías recargables. Las capas de carbono forman grafito, un material de electrodo resistente y liviano.
El litio y otros iones de metales alcalinos sufren transferencia de electrones durante el proceso de carga y descarga. Para aumentar la capacidad de las baterías recargables, es fundamental aumentar la cantidad de iones de metales alcalinos en los electrodos.
Sin embargo, las observaciones de la estructura de los electrodos a nivel atómico han resultado difíciles utilizando métodos tradicionales de medición y evaluación. Además, había muy pocas instrucciones de diseño para la introducción eficiente de iones de metales alcalinos en láminas de grafeno.
Fuente: https://www.aist.go.jp/index_en.html
[ad_2]