In operando estudios de estructura fina de absorción de rayos X de las baterías de racimos moleculares de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Química Inorgánica La Química Inorgánica es la química inorgánica.

Sus antecedentes:

• Las baterías de racimo molecular recargables (MCB) ofrecen potencial para el almacenamiento de energía de alta capacidad.
• Los polioxometalatos (POM) son grupos inorgánicos versátiles con propiedades redox sintonizables.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el comportamiento electroquímico y los cambios estructurales de un POM de tipo Keggin en MCBs.
• Para aclarar el mecanismo detrás de la alta capacidad observada en las baterías basadas en POM.

Principales métodos:

• En el operando de las mediciones de la estructura fina de absorción de rayos X (XAFS) Mo K-edge.
• Análisis de la estructura de absorción de rayos X cercana al borde (XANES) y de la estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS).
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• Los POM-MCB que utilizan [PMo{12) O{40) }{3-) muestran una gran capacidad de ~270 Ah/kg.
• XANES confirmó la reducción de todos los 12 iones Mo(6+) a Mo(4+), formando un estado súper reducido de 24 electrones, [PMo(12) O(40) ](27-).
• EXAFS y DFT revelaron la formación de triángulos de metal-metal-enlace Mo(4+) en el estado súper reducido.

Conclusiones:

• El almacenamiento de 24 electrones en el estado POM súper reducido es responsable de la alta capacidad de los MCB.
• La formación de los triángulos Mo(4+) es impulsada por el exceso de electrones en la estructura POM super-reducida.
• Este estudio demuestra el potencial de los POM como materiales de cátodo de alto rendimiento para baterías recargables.