p Os pesquisadores apresentaram um novo material de eletrodo para dispositivo avançado de armazenamento de energia que é carregado diretamente com o oxigênio do ar. A equipe do professor Jeung Ku Kang sintetizou e preservou as partículas sub-nanométricas de tamanhos de aglomerados atômicos em altas cargas de massa dentro de estruturas metal-orgânicas (MOF) controlando o comportamento dos reagentes em nível molecular. Esta nova estratégia garante alto desempenho para baterias de lítio-oxigênio, aclamada como uma tecnologia de armazenamento de energia de última geração e amplamente utilizada em veículos elétricos. p As baterias de lítio-oxigênio, em princípio, podem gerar densidades de energia dez vezes maiores do que as baterias convencionais de íon-lítio, mas eles sofrem de ciclabilidade muito pobre. Um dos métodos para melhorar a estabilidade do ciclo é reduzir o potencial excessivo de eletrocatalisadores em eletrodos catódicos. Quando o tamanho de um material eletrocatalisador é reduzido ao nível atômico, o aumento da energia superficial leva ao aumento da atividade enquanto acelera significativamente a aglomeração do material.

p Como solução para este desafio, O professor Kang, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, teve como objetivo manter a atividade aprimorada, estabilizando eletrocatalisadores em escala atômica em espaços sub-nanométricos. Esta é uma nova estratégia para simultaneamente produzir e estabilizar eletrocatalisadores de nível atômico em estruturas metal-orgânicas (MOFs).

p Estruturas metal-orgânicas continuamente montam íons metálicos e ligantes orgânicos.

p A equipe controlou as afinidades do hidrogênio entre as moléculas de água para separá-las e transferir as moléculas de água isoladas uma a uma através dos poros sub-nanométricos dos MOFs. As moléculas de água transferidas reagiram com íons de cobalto para formar hidróxido de cobalto di-nuclear sob condições sintéticas precisamente controladas, então, o hidróxido de cobalto de nível atômico é estabilizado dentro dos poros sub-nanométricos.

p O hidróxido de cobalto di-nuclear que é estabilizado nos poros sub-nanométricos de estruturas metal-orgânicas (MOFs) reduziu o overpotential em 63,9% e mostrou melhorias de dez vezes no ciclo de vida.

p Professor Kang disse, "Gerar e estabilizar simultaneamente eletrocatalisadores de nível atômico dentro de MOFs pode diversificar materiais de acordo com inúmeras combinações de ligantes metálicos e orgânicos. Pode expandir não apenas o desenvolvimento de eletrocatalisadores, mas também vários campos de pesquisa, como fotocatalisadores, Medicina, o ambiente, e petroquímica. "

p Este estudo foi relatado em Ciência Avançada , intitulado "Produção autógena e estabilização de partículas sub-nanométricas altamente carregadas em estruturas metálicas ocas de Multishell e sua utilização para alto desempenho em Li-O ₂ Baterias. "