El equipo de investigación conjunto del KIST y el UNIST desarrolla un material de batería de alta capacidad usando ADN de salmón
Un equipo de investigación coreano ha logrado desarrollar un material catódico de alta capacidad de nueva generación para baterías de iones de litio. El Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST, Presidente en funciones Seok-jin Yoon) anunció que el equipo de investigación conjunto del Dr. Kyung Yoon Chung (jefe del Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del KIST), el Prof. Sang-Young Lee (Profesor del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST)), y el Dr. Wonyoung Chang (Investigador principal del Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del KIST) han desarrollado un material catódico de alto rendimiento mediante la estabilización de la superficie de óxidos en capas sobrelitiadas (OLO), utilizando el ADN del salmón. Los óxidos estratificados sobrelitiados (OLO) son materiales que contienen una gran cantidad de litio al sustituir del elemento de metal de transición al elemento de litio en la estructura estratificada del material.
Un equipo de investigación coreano ha logrado desarrollar la próxima generación de material catódico de alta capacidad para baterías de iones de litio. Está estabilizando la superficie de óxidos en capas sobrelitiadas utilizando ADN de salmón y nanotubos de carbono, y ha mejorado el rendimiento y la vida útil de los catalizadores gracias al uso de técnicas analíticas avanzadas integradas.
Korea Institute of Science and Technology (KIST)
En la batería secundaria de iones de litio, la cantidad de iones de litio que se mueven de un lado a otro entre el cátodo y el ánodo durante el proceso de carga y descarga determina la densidad de energía del sistema de la batería. En otras palabras, el desarrollo de material catódico de alta capacidad es esencial para aumentar la capacidad de una batería de iones de litio.
Los óxidos en capas sobrelitiados (OLO) tienen una alta capacidad reversible de 250 mAh/g (en comparación con la capacidad reversible de los materiales comercializados existentes, que es sólo de 160 mAh/g) y han recibido durante mucho tiempo atención como material catódico de próxima generación, que puede mejorar la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías en más del 50%. Sin embargo, los OLO tienen una debilidad importante en el sentido de que, durante el ciclo de carga/descarga, la estructura en capas de los OLO puede colapsar, lo que provoca la hinchazón y hace que la batería sea inutilizable.
El equipo de investigación del KIST utilizó la microscopía electrónica de transmisión para analizar los cambios en la estructura cristalográfica dividiéndose en áreas específicas desde la superficie hasta el interior de los OLO. Los resultados del análisis confirmaron que las capas de metal del OLO comenzaron a colapsar en la superficie por repetidos ciclos de carga y descarga.
El equipo de investigación conjunta utilizó el ADN de un salmón, que tiene una fuerte afinidad con los iones de litio, para controlar la estructura de la superficie del OLO, que fue la causa de la degradación del material. Sin embargo, el ADN del salmón mostró una tendencia a agregarse en soluciones acuosas. Para resolver este problema, el equipo de investigación sintetizó el material de revestimiento compuesto que combinaba nanotubos de carbono (CNT) y el ADN del salmón. La mezcla de ADN/CNT se dispuso uniformemente y se unió a la superficie del OLO, lo que dio lugar al desarrollo de un nuevo material catódico.
El equipo de investigación del KIST realizó técnicas analíticas avanzadas integradas (investigando una serie de factores, desde partículas individuales hasta electrodos) y descubrió que las características electroquímicas de la OLO y los mecanismos de su estabilidad estructural mejoraron. Los resultados del análisis in situ basado en rayos X para la OLO desarrollada se confirmaron que la degradación estructural se suprimió durante el ciclo de carga/descarga y se mejoró la estabilidad térmica.
El profesor Sang-Young Lee del UNIST dijo de la importancia del desarrollo: "A diferencia de intentos anteriores, este estudio utiliza el ADN, la unidad básica de la vida, sugiriendo una nueva dirección para el desarrollo de materiales para baterías de alto rendimiento". Kyung Yoon Chung, jefe del Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía, KIST dijo, "Esta investigación es muy significativa ya que presenta factores de diseño para material catódico estabilizado de alta capacidad utilizando las técnicas analíticas avanzadas integradas. Basándonos en esta investigación, dedicaremos más esfuerzos a desarrollar un nuevo material que pueda reemplazar los materiales comercializados existentes".
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