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Científicos chinos desarrollaron baterías que permite la carga en 18 segundos

Imparcial RD - jueves, abril 20, 2023
Científicos chinos desarrollaron un material de cátodo intercalado con capacidad de carga rápida para baterías acuosas de iones de zinc, lo que permite la carga en 18 segundos ya que el material ofrece una alta capacidad y una capacidad de velocidad excelente.


Ocupación orbital V t 2 g inducida por intercalantes en el cátodo de óxido de vanadio hacía baterías acuosas de iones de zinc de carga rápida


Significado


Los materiales de cátodo intercalados han mostrado su prioridad en la mejora de los dispositivos de almacenamiento de energía, mientras que la comprensión del mecanismo dentro de los intercalantes aún permanece en la contribución de la expansión del espacio entre capas a la capacidad.


Por lo tanto, diseñamos un óxido de vanadio intercalado con NH 4 + (NH 4 + -V 2 O 5 ) para baterías acuosas de iones de zinc (ZIB) de alta velocidad, junto con la exploración de la variación estructural intrínseca inducida por intercalantes desde el aspecto atómico orbitales.


Las espectroscopias de rayos X observan que el papel del NH 4 + promueve la transición de electrones al estado 3 d xy del orbital V t 2 g en V2 O 5 , que esencialmente acelera la transferencia de electrones y la migración de iones Zn. Significativamente, este trabajo arroja luz sobre las variaciones orbitales atómicas en NH 4 + -V 2 O 5 intercalado, brindando una idea en el diseño de cátodos iónicos intercalados hacia una excelente capacidad de carga rápida.


Abstracto


Los óxidos en capas de tipo intercalado se han explorado ampliamente como materiales de cátodo para baterías acuosas de iones de zinc (ZIB). Aunque se ha logrado una capacidad de alta tasa basada en el efecto pilar de varios intercalantes para ampliar el espacio entre capas, aún se desconoce una comprensión profunda de las variaciones orbitales atómicas inducidas por los intercalantes.



Aquí, diseñamos un óxido de vanadio intercalado con NH 4 + (NH 4 + -V 2 O 5 ) para ZIB de alta tasa, junto con una investigación profunda del papel del intercalado en términos de orbital atómico.


Además del espaciado de capas extendido, nuestras espectroscopias de rayos X revelan que la inserción de NH 4 + podría promover la transición de electrones a 3 de Estado xy del orbital V t 2 g en V 2 O 5 , que acelera significativamente la transferencia de electrones y la migración de iones de Zn, verificado adicionalmente mediante cálculos DFT.


Como resultado, el electrodo NH 4 + -V 2 O 5 ofrece una alta capacidad de 430,0 mA hg −1 a 0,1 A g −1 , una capacidad de velocidad especialmente excelente (101,0 mA hg −1 a 200 C), lo que permite una carga rápida en 18 s. Además, el reversible V t 2 gla variación espacial orbital y reticular durante el ciclo se encuentra a través del espectro de absorción de rayos X blandos ex situ y la difracción de rayos X de radiación de sincrotrón in situ, respectivamente. Este trabajo proporciona una visión a nivel orbital en materiales de cátodos avanzados.