Investigadores de la Academia de Ciencias de China han fabricado nanoláminas bidimensionales de Mn3O4 con planos de cristal dominantes en grafeno (Mn3O4 NS/G) como catalizadores de oxígeno eficientes para baterías de litio-oxígeno, logrando una capacidad ultraalta y estabilidad a largo plazo.
En un estudio publicado en la revista ACS Catalysis, los científicos explican que las baterías de Li-O2 se encuentran entre los dispositivos más prometedores para la transición hacia la energía verde debido a su alta densidad energética teórica. Sin embargo, el bajo rendimiento catalítico de su cátodo de aire ha impedido su comercialización.
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Por eso, dicen, es crucial diseñar catalizadores de oxígeno con formas bien definidas y facetas de cristal de alta actividad que puedan regular de manera efectiva la reacción de reducción de oxígeno y la reacción de evolución de oxígeno en las interfaces trifásicas. El problema es que este proceso sigue siendo desafiante.
A través de sus pruebas, los investigadores notaron que el Mn3O4 NS/G con las facetas (101) y las vacantes de oxígeno enriquecido ofrecían un sobrepotencial de carga más bajo de 0.86 V que la de las nanopartículas de Mn3O4 sobre grafeno (1.15 V).
Además, el cátodo Mn3O4 NS/G exhibió una estabilidad a largo plazo de más de 1, 200 horas y una capacidad específica ultra alta de hasta 15,583 mAh/g a 200 mA/g, superando a la mayoría de los óxidos basados en Mn para baterías de Li-O2 previamente estudiadas.
«Este trabajo puede proporcionar pistas para la ingeniería de materiales basados en manganeso con una faceta de cristal definida para baterías de Li-O2 de alto rendimiento», dijo en un comunicado de prensa Wu Zhongshuai, coautor principal de la investigación.
