Un gran avance en los materiales de las pilas de carbono mejora su seguridad, durabilidad y potencia
Esta investigación demuestra una nueva forma de fabricar materiales para baterías basados en carbono mucho más seguros, duraderos y potentes rediseñando fundamentalmente la forma en que se conectan las moléculas de fullereno. Las baterías de iones de litio actuales se basan principalmente en el grafito, que limita la velocidad de carga rápida y plantea riesgos de seguridad debido al recubrimiento de litio. Los resultados de esta investigación suponen un avance hacia vehículos eléctricos más seguros, aparatos electrónicos de consumo más duraderos y un almacenamiento de energía renovable más fiable. Los resultados se publicaron en la revista Journal of the American Chemical Society el 11 de diciembre de 2025.
Estructura del Mg4C60 estratificado. a Patrones de DRX de polvos prístinos de C60 y Mg4C60 con un resultado simulado para el Mg4C60. b Imagen SEM de polvo de Mg4C60 con una barra de escala de 5 µm. c Imagen TEM iFFT (barra de escala de 1 nm) de Mg4C60 con ilustración estructural insertada en marrón. d Espectros XAS de borde C K de C60 prístino y Mg4C60. Ilustración de la estructura del Mg4C60 estratificado observada desde el eje e b y el eje f a.
© Shijian Wang et al.
El fullereno es una molécula única que se presta bien a muchas aplicaciones potenciales. Sin embargo, su escasa estabilidad ha sido un obstáculo para su uso en baterías. Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku ha creado una estructura de fullereno con puente covalente (Mg4C60), que demuestra que el carbono puede almacenar litio de una forma completamente distinta y mucho más estable, evitando el colapso estructural y previniendo la pérdida de material activo que durante tanto tiempo ha obstaculizado los ánodos de fullereno. Este avance proporciona un modelo para diseñar materiales de baterías de nueva generación que permitan una carga rápida más segura, una mayor densidad energética y una vida útil más larga.
"Nuestros próximos pasos son ampliar esta estrategia de puente covalente a una gama más amplia de estructuras de fullereno y carbono, con el objetivo de crear una familia de materiales anódicos estables y de alta capacidad adecuados para baterías de carga rápida", afirma el catedrático Hao Li (Instituto Avanzado de Investigación de Materiales, WPI-AIMR).
Los próximos pasos consistirán en trabajar con socios industriales para evaluar la escalabilidad de estos materiales e integrarlos en formatos prácticos de celdas. Comprender cómo conseguir la viabilidad en el mundo real es un paso crucial, que esperamos nos conduzca a un futuro de tecnologías energéticas limpias y eficientes".
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Publicación original
Shijian Wang, Heng Liu, Yaojie Lei, Dongfang Li, Yameng Fan, Liang Hong, Xin Guo, Meng Wang, Zefu Huang, Yong Chen, Xu Yang, Jinqiang Zhang, Hao Li, Guoxiu Wang; Covalent Bridges Enabling Layered C60 as an Exceptionally Stable Anode in Lithium-Ion Batteries"; Journal of the American Chemical Society, Volume 147, 2025-12-11
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