Activación del comportamiento pseudo-capacitivo del MXene/PANI para las baterías de iones de amonio de alto...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de amonio acuoso (AAIB) requieren materiales de electrodos con una alta capacidad de almacenamiento de NH4+ y un transporte eficiente de iones.
• Los materiales basados en MXene son prometedores para los AAIB, pero optimizar su rendimiento electroquímico sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un material de electrodo de alto rendimiento para AAIB mediante la creación de un compuesto de metal vacante MXene/polianilina (Mo4/3CTz/PANI).
• Investigar el efecto sinérgico del dopaje de protones en el rendimiento electroquímico del compuesto en AAIB.

Principales métodos:

• Fabricación de un electrodo compuesto Mo4/3CTz/PANI.
• Ensayos electroquímicos en un electrolito de 1 m (NH4) 2SO4 con y sin 0,1 m de H2SO4.
• Caracterización experimental y cálculos de la teoría de la densidad funcional (DFT) para comprender el transporte de iones y los mecanismos redox.

Principales resultados:

• El dopaje de protones a través de la introducción de H2SO4 permitió una co-intercalación rápida y reversible de NH4+/H3O+, mejorando significativamente el almacenamiento de NH4+.
• El compuesto Mo4 / 3CTz / PANI logró una alta capacidad específica de 245 mAh g-1 a 0,1 A g-1 y una excelente retención de capacidad (84,2% después de 11.000 ciclos a 1,0 A g-1).
• Una célula completa demostró una alta densidad de energía de 81,6 Wh kg-1 y una densidad de potencia de 16 000 W kg-1.

Conclusiones:

• Los mecanismos de almacenamiento de iones mejorados con protones en electrodos basados en MXene ofrecen una estrategia prometedora para el avance de los AAIB.
• El compuesto Mo4 / 3CTz / PANI exhibe un rendimiento electroquímico superior, destacando su potencial para aplicaciones prácticas de almacenamiento de energía.