Nanohojas de estructura metálica orgánica: una solución prometedora para uno mismo

Un equipo de investigación del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha introducido una nueva estrategia utilizando nanohojas de estructura metal-orgánica (MOF) como portadores de iones para lograr ánodos de zinc autooptimizados. Este avance tiene el potencial de superar los desafíos que enfrentan las baterías de iones de zinc recargables acuosas, en particular la escasa reversibilidad del ánodo de zinc causada por la formación de dendritas y reacciones secundarias.

El equipo dirigido por el Prof. Yang Weishen y el Dr. Zhu Kaiyue descubrió que las nanohojas de MOF poseen propiedades únicas que las hacen adecuadas para esta aplicación. Su estructura de canal unidimensional permite la migración de iones Zn2+ bajo un campo eléctrico, mientras que su adsorción preferencial de Zn2+ les permite servir como portadores eficientes de iones Zn2+. Además, la débil coordinación entre los ligandos y los iones de zinc en las nanoláminas de MOF contribuye a su química reductora, lo que ayuda a optimizar el electrodo de zinc durante el ciclo.

Durante el proceso de ciclado, las nanohojas de MOF reconstruyen gradualmente el ánodo de zinc, lo que da como resultado una morfología similar a laminillas alineadas horizontalmente y una textura mejorada. Esto se atribuye a la alineación horizontal de los iones Zn2+ por las limitaciones de las nanohojas de MOF. Además, la presencia de ligandos de MOF ayuda a la eliminación de subproductos indeseables, que se convierten en útiles nanohojas de MOF. Como resultado, el ánodo de zinc muestra un rendimiento cíclico mejorado tanto en condiciones de velocidad baja como alta.

Esta investigación demuestra el potencial prometedor de la estrategia del "portador de iones" que utiliza nanohojas de MOF para lograr ciclos altamente reversibles en celdas metálicas recargables. La versatilidad de este enfoque permite su amplia aplicabilidad a diversos ligandos, sustratos y electrolitos. Abre posibilidades para el desarrollo de sistemas de baterías más eficientes y duraderos para el almacenamiento en redes eléctricas y otras aplicaciones.

Fuentes:– Energía y ciencias ambientales (DOI: 10.1039/D3EE01747H)– Academia de Ciencias de China