Hollow Carbon Co

Jun 19, 2023

28 luglio 2023

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di Zhang Nannan, Accademia cinese delle scienze

Secondo uno studio pubblicato su Renewables, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Hu Linhua dell’Istituto di Scienze Fisiche Hefei dell’Accademia Cinese delle Scienze ha migliorato le prestazioni delle batterie agli ioni metallici migliorando la conduttività elettrica e la mobilità ionica dei materiali degli elettrodi.

Il biossido di titanio anatasio (TiO2) ha suscitato grande interesse come anodo promettente per le batterie agli ioni di litio grazie alle sue proprietà uniche come stabilità, basso costo, rispetto dell'ambiente e sicurezza. Tuttavia, come semiconduttore, la conduttività ionica ed elettrica intrinsecamente bassa del TiO2 porta a una capacità limitata, a una capacità di velocità e a prestazioni di ciclo inferiori, il che ostacola seriamente le sue applicazioni pratiche.

In questo studio, i ricercatori hanno studiato le proprietà dei posti vacanti di ossigeno e delle sfere cave di O2 co-drogate con carbonio (HS-TiO2) e le hanno confrontate con le sfere cave di TiO2 bianche completamente ossidate (W-TiO2).

Hanno scoperto che il bandgap era più piccolo quando il drogante di carbonio e i posti vacanti di ossigeno (VO) venivano aggiunti all’anatasio TiO2.

Inoltre, la presenza di elettroni localizzati ha prodotto una barriera più bassa per il movimento degli ioni di litio, che ha accelerato la velocità di diffusione degli ioni. Ciò ha reso i posti vacanti di ossigeno e la sfera cava di TiO2 co-drogata con carbonio (HS-TiO2) più reversibili rispetto al TiO2 completamente ossidato (W-TiO2) quando gli ioni Li sono stati aggiunti e rimossi.

Modificando la durata di una reazione solvotermica, i ricercatori possono controllare la struttura interna delle sfere, rendendole solide, porose o cave. Questa regolazione consente loro di mantenere una forma coerente pur modificando la configurazione interna.

I risultati di questo studio aprono la strada a ulteriori esplorazioni e ottimizzazioni di sfere cave di TiO2 co-drogato con carbonio e altri materiali simili.

Maggiori informazioni: Zhaoqian Li et al, Localized Electrons Accelerated Ionic and Charge Transfer for Superior Lithium Storage, Renewables (2023). DOI: 10.31635/renewables.023.202300031