Resumen gráfico del estudio. Crédito: Journal of Energy Storage (2025). Doi: 10.1016/j.est.2025.116831
Los investigadores de Skoltech han investigado el uso de hidrocarburos poliaromáticos como materiales de ánodo en baterías de iones de metal. La alta capacidad, el bajo voltaje de funcionamiento y la alta conductividad electrónica de los compuestos a base de carbono los convierten en un material de ánodo prometedor.
Los resultados del estudio, publicado En el Journal of Energy Storage, abra las perspectivas para crear materiales anódicos más baratos y aún más espaciosos.
Las baterías de iones de metal usan grafito como material de ánodo principal hoy en día. Hay varios inconvenientes, como su pequeña capacidad, que restringe el tiempo de funcionamiento de los teléfonos, las computadoras y otros equipos, y su alto costo. Para producirlo, la materia prima debe quemarse a una temperatura de aproximadamente 3.000 grados Celsius.
“En los últimos años, los científicos han buscado activamente la creación de ánodos a partir de materiales orgánicos como hidrocarburos poliaromáticos”, dijo la científica de investigación senior Ilya Chepkasov del Centro de Transición de Energía Skoltech, autor principal del estudio.
“Son más baratos y aún más espaciosos que el grafito. En nuestro nuevo trabajo, tomamos cuatro hidrocarburos poliaromáticos (naftaleno, antraceno, tetraceno y pentaceno, y se intercalan en diversos átomos (litio, sodio, calcio, magnesio, rubidio y potasio. Todos estos metales se usan en baterías de iones metálicos”.
Los hidrocarburos poliaromáticos son el resultado de la combustión de baja temperatura o la descomposición térmica de materiales orgánicos. El enfoque principal del trabajo está en la intercalación de los átomos de los metales álcali y la tierra alcalina (litio, sodio, potasio, rubidio, magnesio, calcio) en las estructuras cristalinas de compuestos poliaromáticos. Los cálculos se realizaron en función de la teoría funcional de densidad.
El equipo examinó diferentes enfoques para rectificar las interacciones Van der Waals que afectan la precisión de los cálculos sobre la energía de la intercalación de metales en cristales de hidrocarburos poliaromáticos.
“Llegamos a la conclusión de que la capacidad de todos los cristales estudiados de hidrocarburos poliaromáticos con metales excede significativamente los valores estándar para un electrodo de grafito. Por ejemplo, la capacidad de litio, sodio, potasio y rubidio son 1.2–1.3 veces más altos que la de grafito. Y con la intercalación de Magnesium y este valor alcanzan los valores aún más altos —ABout 2.3 – 3 – 3 – 6 – 6 veces más Coautor Profesor Alexander Kvashnin del Skoltech Energy Transition Center.
Los hidrocarburos poliaromáticos pueden mejorar el consumo de energía en las baterías, disminuir la necesidad de elementos escasos (como el litio), disminuir la deformación volumétrica de los electrodos y garantizar una reacción rápida de descarga de carga.
El tetraceno y el pentaceno son particularmente prometedores como materiales de ánodo. Abren el camino para crear soluciones más eficientes y rentables para almacenar energía eléctrica.
Más información: Ilya V. Chepkasov et al, hidrocarburos poliaromáticos como materiales de ánodo prospectivo para batería de iones metálicos, Journal of Energy Storage (2025). Doi: 10.1016/j. Est.2025.116831
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo
Cita: El material del ánodo de batería de alta capacidad ofrece alternativa de grafito (2025, 23 de junio) recuperado el 23 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-high-capacity-battery-anode-material.html
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