Los resultados de laboratorio muestran que estos materiales pueden almacenar hasta 230 mAh/g con sodio y mantener su rendimiento incluso después de 2,000 ciclos de carga rápida.
- La mayoría de las baterías sostenibles con sodio y potasio.
- Estructuras de carbono Con formas cónicas y de disco, sin aditivos químicos.
- Almacenamiento estable: 230 mAh/g, con retención de 151 mAh/g después de 2,000 ciclos.
- Sin litiomás barato y menos problemático con el medio ambiente.
- Materia prima reciclada de la industria del petróleo y el gas.
Una nueva forma de almacenar energía
La creciente demanda de vehículos eléctricos y soluciones para almacenar energía renovable requiere más tecnologías de batería accesible, sostenible y duradero. En este contexto, los investigadores de la Universidad de Rice, junto con colaboradores del Instituto de Educación e Investigación de Ciencias de Baylor e India Thiruvananthapuram, han desarrollado una alternativa innovadora: Estructuras de carbono en forma de cono y disco que mejoran la eficiencia de las baterías de iones de sodio y potasio.
Superar las limitaciones del grafito tradicional
El grafito es el estándar en las baterías de litioPero falla cuando se trata de almacenar iones de sodio o potasio. Estos elementos, aunque abundantes y económicos, tienen átomos más grandes que no encajan bien en las capas compactas de grafito convencional.
La clave del avance No es para cambiar la química del material, sino su forma. Al diseñar microestructuras curvas, como conos y discos, del aceite por productos, el equipo logró hacer iones de sodio y potasio insertados en forma Reversible y estable En el material, No hay necesidad de dopaje químico.
Resultados prometedores y durabilidad
En pruebas de laboratorio, estas estructuras almacenadas 230 mAh/g con iones de sodioy aún retenido 151 mAh/g después de 2,000 ciclos de carga rápida. También mostraron compatibilidad con las baterías de iones de potasio, aunque con menor rendimiento.
Técnicas de imagen avanzadas como la criomicroscopia electrónica y la resonancia magnética nuclear confirmaron que los iones se trasladaron al material sin dañar su integridad. Este comportamiento muestra que El carbono puro, de la manera correcta, puede funcionar de manera efectiva con sodioRomper un paradigma técnico de largo plazo.
Producción escalable e impacto ambiental bajo
Un aspecto fundamental es que este carbono ocurre a través de Pirólisis de hidrocarburos escalablesusando Residuos de la industria petrolera. Esto no solo reduce los costos, sino que también convierte un pasivo ambiental en un Activo de energía renovable.
Además, dependiendo de sodio y potasio, criando en todo el mundo, en lugar de litio, tecnología Evite los problemas geopolíticos y ambientales asociado con la minería de litio.
Un cambio de curso en el diseño de baterías
La mayoría de los enfoques anteriores se centraron en modificar la química del material (dopaje con heteroátomas). Este estudio muestra que Modificar la morfología puede ser el mismo o más efectivoapertura Nuevas posibilidades en el diseño de ánodos de baterías.
Según los autores, esto representa más que una mejora incremental: es un Nuevo camino para el almacenamiento de energía Limpio, barato y accesible.
Potencial de esta tecnología
- Reduce la dependencia del litiocuya extracción tiene un alto impacto ambiental y social.
- Aproveche los desechos industrialesReducción de la huella de carbono de la producción de baterías.
- Promueve el uso de materiales abundantes y accesiblesFacilitar la expansión global de la energía renovable.
- Compatible con energías intermitentes como la energía solar y el viento, ofreciendo almacenamiento confiable.
- Estabilidad a largo plazolo que significa menos desechos electrónicos debido al reemplazo frecuente de la batería.
Esta innovación podría convertirse en un Pieza clave para transición de energíafacilitando más sistemas de almacenamiento ecológicos y democráticos, y acelerando la adopción masiva de tecnologías sostenibles.
Más información: Atin Pramanik et al, anodes de cono/disco de grafito como alternativa a los carbonos duros para baterías de iones Na/K, Materiales funcionales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADFM.202505848
A través de arroz.edu
