El seleniuro de manganeso tendría características prometedoras como material de ánodo para baterías de iones de litio, si no se hinchara casi un 160% durante los ciclos de carga y descarga, rompiendo el electrodo.
Ahora, investigadores de la Universidad Marítima y Oceánica de Corea han encontrado una manera de incrustar MnSe en una matriz de nanohojas de carbono 3D donde se puede controlar su expansión.
“Nos centramos en el seleniuro de manganeso, un compuesto de metal de transición asequible conocido por su alta conductividad eléctrica y su aplicabilidad en el desarrollo de semiconductores y supercondensadores, como posible candidato para el ánodo de batería de iones de litio avanzado”, dijo el ingeniero Jun Kang.
Utilizaron una ruta de sol-gel y selenación, descrita por el equipo como "fácil" - los químicos hablan de "como caerse de un tronco".
El material del ánodo resultante tiene nanopartículas de MnSe uniformes ancladas en la matriz de nanohilos de carbono (CNM) y se había denominado 'MnSe ⊂ 3DCNM'.
Además de domar la hinchazón, la estructura tiene una gran área de superficie y otras ventajas "que conducen a reacciones de litiación - de delitiación, excelente cinética electroquímica y expansión del volumen de tampón de las nanopartículas de MnSe", según un artículo que describe el trabajo (ver más abajo) .
Una variante particular, MnSe ⊂ 3DCNM-1.92, como electrodo solitario, tiene una capacidad reversible estable de 665.5 mAh / g después de 200 ciclos y una eficiencia culómbica sostenida cercana al 100%.
Combinado con un LiMn2O4 cátodo en una batería llena, "el equipo observó que MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 continuó demostrando propiedades electroquímicas superiores, incluida una cinética superior de transporte de electrones y iones de litio", según la universidad.
"Utilizando un andamio de relleno propicio, hemos desarrollado un ánodo que aumenta el rendimiento de la batería y al mismo tiempo permite el almacenamiento de energía reversible", dijo Kang. “Esta estrategia puede servir como guía para otros seleniuros de metales de transición con áreas de gran superficie y nanoestructuras estables, con aplicaciones en sistemas de almacenamiento, electrocatálisis y semiconductores”.
La Universidad Marítima y Oceánica de Corea trabajó con la Universidad Nacional de Pusan.
El trabajo se describe en 'Síntesis fácil de seleniuro de manganeso anclado en una matriz de nanohojas de carbono tridimensional con propiedades mejoradas de almacenamiento de litio', publicado en Chemical Engineering Journal.