Caracterización estructural de M-NB12WO33 y DT-NB12WO33. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-61646-9
Dirigido por el Prof. Dr. Nicola Pinna y la Dra. Patrícia Russo del Departamento de Química del Humboldt-Universität Zu Berlín (HU), los científicos han logrado interrumpir el orden atómico de las baterías de manera específica. El resultado: ánodos de alto rendimiento para baterías de litio y iones de sodio con una alta velocidad y estabilidad de carga excepcional, un paso decisivo hacia sistemas de almacenamiento de energía más seguros y duraderos.
La imperfección como herramienta en el diseño de materiales
Los materiales tradicionales de la batería se basan en estructuras de cristal altamente ordenadas para proporcionar vías predecibles para el transporte de iones. Sin embargo, tal perfección a menudo tiene costa de rigidez estructural, movilidad iónica limitada y un bajo rendimiento a altas tasas de carga.
En dos estudios, uno publicado en Nature Communications y el otro En materiales avanzados, los investigadores lograron voltear el paradigma: su investigación muestra que el trastorno dirigido, no orden, puede mejorar la conductividad iónica, aumentar la estabilidad del ciclo y desbloquear nuevos mecanismos de almacenamiento de baterías.
Al alejarse de las reglas de diseño convencionales, el enfoque del equipo podría redefinir estrategias de diseño de materiales en todo el campo. “Nuestros resultados muestran que la imperfección dirigida puede ser una herramienta poderosa en el diseño de materiales”, dice el profesor Pinna. El Dr. Russo agregó: “Al romper deliberadamente el orden atómico, estamos abriendo vías completamente nuevas para baterías más potentes, más duraderas y, por lo tanto, más sostenibles de alto rendimiento”.
Nuevas perspectivas para automóviles eléctricos, almacenamiento de datos y tecnología de batería
El equipo ha desarrollado nuevos materiales para baterías más potentes y duraderas a través del trastorno estructural en óxidos de niobio-tungsteno y la amorfización controlada, esto describe la transición del material a un estado desordenado, en el niobato de hierro.
Se ha producido un material particularmente duradero para las baterías de iones de litio. Incluso después de 1,000 ciclos de carga, se conserva una gran proporción del rendimiento original. También se ha desarrollado un nuevo tipo de material para las baterías de iones de sodio, una alternativa más ecológica. Cambia significativamente cuando se cobra por primera vez, pero conserva estructuras importantes. Esto da como resultado una capacidad de almacenamiento muy alta y una larga vida útil de más de 2.600 ciclos de carga con casi el mismo rendimiento.
La combinación de ánodos de litio desordenados y ánodos de sodio amorfo abre nuevas perspectivas para vehículos eléctricos de carga ultra rápida, soluciones de almacenamiento estacionarias para energías renovables y alternativas seguras a las tecnologías de baterías anteriores. Los estudios subrayan el potencial de los principios de diseño atómico para resolver problemas de energía global.
Más información: Yanchen Liu et al, una estructura de bloque de cizallamiento cristalográfico parcialmente desordenado como material de electrodo negativo de carga rápida para baterías de iones de litio, comunicaciones de la naturaleza (2025). Dos: 10.1038/s41467-025-61646-9
Yanchen Liu et al, FenB2O6 como un ánodo de alto rendimiento para las baterías de iones de sodio habilitadas por amorfización estructural junto con el pedido local de NBO6, materiales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADMA.202504100 avanzado.onlinelibrary.wiley.c… .1002/adma.202504100
Proporcionado por la Universidad Humboldt de Berlín
Cita: el trastorno atómico dirigido aumenta la velocidad de carga de la batería y la estabilidad a largo plazo (2025, 29 de julio) Recuperado el 29 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-atomic-desordor-boosts-battery-term.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
