p Os novos materiais podem melhorar consideravelmente a capacidade de armazenamento e a estabilidade do ciclo de baterias recarregáveis. Entre esses materiais estão os óxidos de alta entropia (HEO), cuja estabilidade resulta de uma distribuição desordenada dos elementos. Com HEO, propriedades eletroquímicas podem ser adaptadas, como foi descoberto por cientistas da equipe do especialista em nanotecnologia Horst Hahn no Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Os pesquisadores relatam suas descobertas no jornal Nature Communications . p O fornecimento de energia sustentável requer sistemas de armazenamento confiáveis. A demanda por dispositivos recarregáveis ​​de armazenamento de energia eletroquímica para aplicações fixas e móveis aumentou rapidamente nos últimos anos e espera-se que continue a crescer no futuro. Entre as propriedades mais importantes das baterias estão sua capacidade de armazenamento e sua estabilidade de ciclo, ou seja, o número de processos de carga e descarga possíveis sem qualquer perda de capacidade. Graças à sua alta estabilidade, espera-se que uma classe inteiramente nova de materiais chamada óxidos de alta entropia (HEO) resulte em grandes melhorias. Além disso, As propriedades eletroquímicas do HEO podem ser personalizadas variando suas composições. Pela primeira vez, cientistas do Instituto de Nanotecnologia do KIT (INT) e Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF), do Helmholtz Institute Ulm (HIU), estabelecido em conjunto pelo KIT e pela Ulm University, e do Instituto Indiano de Tecnologia em Madras agora demonstraram a adequação do HEO como materiais de conversão para armazenamento reversível de lítio. Baterias de conversão baseadas na conversão de material eletroquímico permitem um aumento da quantidade de energia armazenada, enquanto o peso da bateria é reduzido. Os cientistas usaram HEO para produzir eletrodos baseados em conversão que sobreviveram a mais de 500 ciclos de carga sem qualquer degradação significativa da capacidade.

p O grupo de Materiais Nanoestruturados do Professor Horst Hahn, Diretor do INT do KIT, está entre os pioneiros na pesquisa de óxidos de alta entropia. Os cientistas publicaram várias das publicações ainda raras sobre esses novos materiais que são conhecidos há apenas alguns anos. As propriedades especiais do HEO resultam da estabilização da entropia. Isso os torna comparáveis ​​às ligas de alta entropia já mais conhecidas. HEO estabilizado por entropia são óxidos complexos contendo cinco ou mais cátions metálicos diferentes das mesmas quantidades e exibindo uma estrutura cristalina monofásica. Embora as estruturas cristalinas típicas dos elementos difiram consideravelmente, eles formam uma rede conjunta e se distribuem pelas posições no cristal sem nenhuma ordem aparente. Esta desordem, também conhecido como alta entropia, estabiliza o material, provavelmente porque prejudica a migração de defeitos na rede.

p "Graças à alta estabilidade, as interações dos diferentes cátions metálicos, e o alto número de combinações de elementos viáveis, HEO abre oportunidades inimagináveis, "diz o professor Horst Hahn. O estudo apresentado em Nature Communications concentrado em HEO com base em metais de transição (TM-HEO), que são caracterizados por alta condutividade de íons de lítio. Por meio de microscopia eletrônica de transmissão (TEM), os pesquisadores estudaram a estrutura do TM-HEO e seu impacto na reação de conversão. Eles descobriram que a remoção de um elemento apenas reduz a entropia e afeta adversamente a estabilidade do ciclo. Cada elemento individual influencia o comportamento eletroquímico do TM-HEO, de modo que os materiais podem ser adaptados para várias aplicações. O resultado é uma abordagem modular para o desenvolvimento sistemático de materiais de eletrodo. "Nosso estudo mostrou que o HEO estabilizado por entropia difere consideravelmente do material de conversão clássico, "Horst Hahn diz." Para abrir todo o seu potencial para aplicações de armazenamento de energia, Contudo, são necessárias mais pesquisas. "