El tratamiento con láser mejora el rendimiento de la batería

Aug 16, 2023

A medida que el mundo avanza hacia fuentes de energía renovables, la necesidad de baterías recargables de alto rendimiento para almacenar energía intermitente se vuelve crucial. Si bien actualmente se utilizan baterías de iones de litio, su rendimiento aún requiere mejoras. Una forma de mejorar sus capacidades es mediante el desarrollo de nuevos materiales para electrodos.

Los investigadores de KAUST han demostrado el uso de pulsos láser para modificar la estructura de un material de electrodo alternativo llamado MXene, lo que da como resultado una capacidad energética mejorada y otras propiedades clave. MXene está compuesto por capas de metales de transición como titanio o molibdeno unidos a átomos de carbono o nitrógeno, lo que hace que el material sea altamente conductor y ofrezca capacidad de almacenamiento de litio.

Sin embargo, los MXenes basados ​​en carburo de molibdeno experimentan una degradación del rendimiento con el tiempo debido a la formación de óxido de molibdeno dentro de la estructura del material. Para abordar este problema, los investigadores utilizaron pulsos de láser infrarrojo para crear nanopuntos de carburo de molibdeno dentro del MXene, un proceso conocido como trazado láser. Estos nanopuntos proporcionaron capacidad de almacenamiento adicional de litio y aceleraron el proceso de carga y descarga.

El tratamiento con láser también redujo el contenido de oxígeno del material, evitando la formación del problemático óxido de molibdeno. Además, las fuertes conexiones entre los nanopuntos y las capas mejoraron la conductividad del MXene y estabilizaron su estructura durante la carga y descarga. El material grabado con láser resultante mostró una capacidad de almacenamiento eléctrico cuatro veces mayor en comparación con el MXene original.

En las pruebas, los investigadores crearon un ánodo a partir del material grabado con láser y lo sometieron a 1.000 ciclos de carga y descarga en una batería de iones de litio, sin observar ninguna pérdida de capacidad. Creen que el trazado láser podría aplicarse para mejorar las propiedades de otros MXenes, lo que conduciría al desarrollo de baterías recargables que utilizan metales abundantes y rentables como el sodio y el potasio.

Los hallazgos de este estudio proporcionan una estrategia prometedora para mejorar el rendimiento de la batería y avanzar en la próxima generación de baterías recargables.