Il seleniuro di manganese avrebbe caratteristiche promettenti come materiale anodico per batterie agli ioni di litio, se solo non si gonfiasse di quasi il 160% durante i cicli di carica-scarica, rompendo l'elettrodo.
Ora i ricercatori della Korea Maritime and Ocean University hanno trovato un modo per incorporare MnSe in una matrice di nanofogli di carbonio 3D dove la sua espansione può essere domata.
"Ci siamo concentrati sul seleniuro di manganese, un composto di metallo di transizione economico noto per la sua elevata conduttività elettrica e applicabilità nello sviluppo di semiconduttori e supercondensatori, come possibile candidato per l'anodo avanzato della batteria agli ioni di litio", ha affermato l'ingegnere Jun Kang.
Hanno usato un percorso sol-gel e selenation, descritto dal team come "facile" - i chimici parlano per "come cadere da un tronco".
Il materiale anodico risultante ha nanoparticelle di MnSe uniformi ancorate nella matrice di nanofogli di carbonio (CNM) ed è stato chiamato "MnSe ⊂ 3DCNM".
Oltre a domare il rigonfiamento, la struttura ha un'elevata area superficiale e altri vantaggi "che portano a reazioni di litiazione completa - delitiazione, eccellente cinetica elettrochimica e espansione del volume tampone delle nanoparticelle di MnSe", secondo un documento che descrive il lavoro (vedi sotto) .
Una particolare variante – MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 – come elettrodo solitario, ha una capacità reversibile stabile di 665.5 mAh/g dopo 200 cicli e un'efficienza coulombiana sostenuta prossima al 100%.
Combinato con un LiMn2O4 catodo in una batteria piena, "il team ha osservato che MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 ha continuato a dimostrare proprietà elettrochimiche superiori, tra cui ioni di litio e cinetiche di trasporto degli elettroni superiori", secondo l'università.
"Utilizzando un'impalcatura di riempimento favorevole, abbiamo sviluppato un anodo che aumenta le prestazioni della batteria consentendo allo stesso tempo l'accumulo di energia reversibile", ha affermato Kang. "Questa strategia può fungere da guida per altri seleniuri di metalli di transizione con aree superficiali elevate e nanostrutture stabili, con applicazioni in sistemi di archiviazione, elettrocatalisi e semiconduttori".
La Korea Maritime and Ocean University ha lavorato con la Pusan National University.
Il lavoro è descritto in "Sintesi facilitata di seleniuro di manganese ancorato in una matrice tridimensionale di nanofogli di carbonio con proprietà di stoccaggio del litio migliorate", pubblicato sul Chemical Engineering Journal.