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(noticias nanowerk) Los investigadores que trabajan en alternativas a las baterías de iones de litio han centrado su atención en las baterías de iones de potasio. El potasio es un recurso abundante y la tecnología funciona de manera similar a las baterías de iones de litio; sin embargo, estas baterías no se han desarrollado a gran escala porque el radio iónico provoca problemas de almacenamiento de energía y un rendimiento electroquímico inferior.
Para solucionar este problema, los investigadores están pensando en NiCo2sí4, un seleniuro bimetálico, para producir electrodos esféricos. Las bolas están hechas de NiCo.2sí4 Nanotubos que mejoran la reactividad electroquímica para una transferencia y almacenamiento más rápidos de iones de potasio.
Las tesis centrales
![Rendimiento y estructura de esferas de nanotubos de NiCo2Se4 para baterías de iones de potasio.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63948_1.jpg)
Investigación
La investigación fue presentada en un artículo publicado en Materiales y dispositivos energéticos. (“Mecanismo de conversión de NiCo2sí4 Ánodos esféricos de nanotubos para baterías de iones de potasio»).
“Los seleniuros bimetálicos combinan las propiedades potenciadoras de dos metales que actúan sinérgicamente al tener numerosos centros de reacción redox y altas actividades electroquímicas. Un seleniuro bimetálico, NiCo2sí4ha sido investigado previamente para el almacenamiento de sodio, supercondensadores y electrocatalizadores, y ofrece un potencial significativo para el almacenamiento de iones de potasio. A través de la síntesis de NiCo2sí4 Utilizando un proceso hidrotermal de dos pasos, se desarrolla una estructura de nanotubos con grupos en forma de flores, creando canales prácticos para la transferencia de iones/electrones de potasio», dijo Mingyue Wang, investigador del Centro de Investigación de Ingeniería de Materiales y Dispositivos de Almacenamiento de Energía en Xi’an. Universidad Jiaotong en Xi’to, China.
En primer lugar, se preparan esferas precursoras de Ni-Co con nanoagujas sólidas. Estas esferas tienen una estructura cristalina bien definida que luego se expone al seleniuro en un proceso llamado selenización. A través de este proceso, el selenio se introduce en el precursor de Ni-Co, creando NiCo.2sí4 Carcasa de nanotubos.
Los tubos huecos se forman debido a un fenómeno llamado efecto Kirkendall, en el que dos metales se mueven debido a las diferentes velocidades de difusión de sus átomos. Estos nanotubos tienen unos 35 nanómetros de ancho y proporcionan suficiente espacio para la transferencia de iones de potasio y electrones.
A través de una variedad de pruebas y análisis, los investigadores pudieron confirmar qué tan bien el NiCo2sí4 Los ánodos podrían mover y almacenar iones y electrones de potasio. Encontraron el NiCo2sí4 tiene más sitios activos que otros materiales de electrodos, tenía elementos distribuidos uniformemente y superó a otros electrodos probados durante la investigación.
“El Nico2sí4 El electrodo de nanotubos mostró un rendimiento electroquímico mucho mejor en términos de estabilidad cíclica y capacidad de velocidad que otros electrodos probados, incluidos Ni3Se4 y Co3Se4. Esto se debe a la estructura única de nanotubos de NiCo.2sí4 y la sinergia proporcionada por la presencia simultánea de dos metales”, dijo Wang.
Estas contrapartes monometálicas, Ni3sí4 y compañía3sí4 no tuvieron tanto éxito como los bimetálicos NiCo2sí4, simplemente por la forma en que los dos metales (Ni y Co) interactúan entre sí. Nico2sí4 También tenía una mayor capacidad, lo cual es muy beneficioso para mantener la estabilidad del ciclo y el rendimiento a alta velocidad.
«Este trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre el diseño de seleniuros metálicos binarios micro/nanoestructurados como ánodos para baterías de iones de potasio con un rendimiento excepcional de almacenamiento de iones de potasio», dijo Wang.
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