Investigadores de la Academia de Ciencias de China han fabricado nanoláminas bidimensionales de Mn3O4 con planos de cristal dominantes en grafeno (Mn3O4 NS/G) como catalizadores de oxígeno eficientes para baterías de litio-oxígeno, logrando una capacidad ultraalta y estabilidad a largo plazo.
En un estudio publicado en la revista ACS Catalysis, los científicos explican que las baterías de Li-O2 se encuentran entre los dispositivos más prometedores para la transición hacia la energía verde debido a su alta densidad energética teórica. Sin embargo, el bajo rendimiento catalítico de su cátodo de aire ha impedido su comercialización.
Por eso, dicen, es crucial diseñar catalizadores de oxígeno con formas bien definidas y facetas de cristal de alta actividad que puedan regular de manera efectiva la reacción de reducción de oxígeno y la reacción de evolución de oxígeno en las interfaces trifásicas. El problema es que este proceso sigue siendo desafiante.
A través de sus pruebas, los investigadores notaron que el Mn3O4 NS/G con las facetas (101) y las vacantes de oxígeno enriquecido ofrecían un sobrepotencial de carga más bajo de 0.86 V que la de las nanopartículas de Mn3O4 sobre grafeno (1.15 V).
Además, el cátodo Mn3O4 NS/G exhibió una estabilidad a largo plazo de más de 1, 200 horas y una capacidad específica ultra alta de hasta 15,583 mAh/g a 200 mA/g, superando a la mayoría de los óxidos basados en Mn para baterías de Li-O2 previamente estudiadas.
«Este trabajo puede proporcionar pistas para la ingeniería de materiales basados en manganeso con una faceta de cristal definida para baterías de Li-O2 de alto rendimiento», dijo en un comunicado de prensa Wu Zhongshuai, coautor principal de la investigación.
