Nova estratégia de nanoengenharia mostra potencial para armazenamento avançado de energia aprimorado
p A nanoarquitetura de material novo permite o desenvolvimento de baterias de alta energia de nova geração além da química de íons de lítio. Crédito:University of Technology Sydney
p O rápido desenvolvimento de recursos de energia renovável desencadeou uma enorme demanda em grande escala, sistemas de armazenamento de energia estacionários de baixo custo e alta densidade de energia. p As baterias de íon de lítio (LIBs) têm muitas vantagens, mas existem elementos metálicos muito mais abundantes disponíveis, como o sódio, potássio, zinco e alumínio.
p Esses elementos têm químicas semelhantes ao lítio e foram recentemente investigados extensivamente, incluindo baterias de íon de sódio (SIBs), baterias de íons de potássio (PIBs), baterias de íon zinco (ZIBs), e baterias de íon de alumínio (AIBs). Apesar dos aspectos promissores relacionados ao potencial redox e densidade de energia, o desenvolvimento desses além-LIBs foi impedido pela falta de materiais de eletrodo adequados
p Nova pesquisa liderada pelo professor Guoxiu Wang da University of Technology Sydney, e publicado em
Nature Communications , descreve uma estratégia usando engenharia de deformação de interface em um nanomaterial de grafeno 2-D para produzir um novo tipo de cátodo. Engenharia de deformação é o processo de ajuste das propriedades de um material alterando seus atributos mecânicos ou estruturais.
p "As baterias Beyond-lithium-ion são candidatas promissoras para alta densidade de energia, aplicações de armazenamento de energia de baixo custo e em grande escala. Contudo, o principal desafio está no desenvolvimento de materiais de eletrodo adequados, "" Professor Wang, Diretor do Centro UTS de Tecnologia de Energia Limpa, disse.
p "Esta pesquisa demonstra um novo tipo de cátodo de deformação zero para intercalação reversível de íons além-Li + (Na
+
, K
+
, Zn
2 +, Al
3
+
) por meio de engenharia de interface de deformação de uma heteroestrutura de VOPO4-grafeno 2-D multicamadas.
p Quando aplicado como cátodo em baterias de íons K +, alcançamos uma alta capacidade específica de 160 mA h g
-1
e uma grande densidade de energia de ~ 570 W h kg
-1
, apresentando o melhor desempenho relatado até o momento. Além disso, a heteroestrutura de múltiplas camadas 2-D preparada também pode ser estendida como cátodos para Na de alto desempenho
+
, Zn
2
+
, e Al
3
+
baterias de íons.
p Os pesquisadores dizem que este trabalho anuncia uma estratégia promissora para utilizar a engenharia de tensão de materiais 2-D para aplicações avançadas de armazenamento de energia.
p "A estratégia da engenharia de deformação pode ser estendida a muitos outros nanomateriais para o projeto racional de materiais de eletrodo para aplicações de armazenamento de alta energia além da química de íons de lítio, "Professor Wang disse.