Desarrollo de materiales carbonosos novedosos a partir de Sargassum spp., aplicación y estudio espectroscópico in situ en ánodos de baterías Ion-Na. Público Deposited
Las baterías de Ion-Na se perfilan como una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio, debido a la abundancia y bajo costo del sodio. El uso de materiales carbonosos derivados de biomasa, como el sargazo, representa una oportunidad para aumentar la sustentabilidad de estas baterías, al convertir biomasa marina abundante en un recurso valioso. La comprensión detallada de la interacción entre la porosidad, los dominios grafíticos y los grupos funcionales en el proceso de intercalación de iones es fundamental para optimizar el rendimiento de estos materiales, lo que convierte este tema en un área emergente de investigación. Este proyecto se centra en el desarrollo de materiales carbonosos obtenidos de sargazo (Sargassum natans) como ánodos para baterías Ion-Na. Se realizaron procesos de pirolización a diferentes temperaturas, seleccionando 800 °C por su mayor índice ID/IG en Espectroscopia Raman. Las muestras fueron sometidas a activación con KOH y K2CO3, y luego caracterizadas mediante la técnica de Espectroscopia Raman (ER), Infrarroja (IR), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM, por sus siglas en inglés), Espectroscopia de Energía Dispersiva (EDS, por sus siglas en inglés), Difracción de Rayos X (DRX), adsorción de nitrógeno (BET) y análisis electroquímico, incluyendo estudios de Raman in situ, para evaluar la relación entre las propiedades estructurales y su desempeño como materiales de electrodos. Los materiales obtenidos mostraron un rendimiento electroquímico prometedor. El carbón activado con K2CO3 alcanzó una capacidad de descarga de 530 mAhg−1 , mientras que el activado con KOH logró 490 mAhg−1 . En cuanto a la ciclabilidad, el carbón duro derivado de sargazo (denominado aquí HCS) activado con K2CO3 mantuvo una capacidad que oscila entre los 165 mAhg−1 durante 50 ciclos. Las pruebas de SEM, DRX y BET revelaron una mejora en la porosidad y estructura del material, mientras que el análisis Raman in situ evidenció una disminución de las zonas laminares, lo que favorece la intercalación de sodio. Los resultados obtenidos proporcionan información valiosa sobre cómo los procesos de activación química y las características estructurales del carbón afectan la capacidad y estabilidad de las baterías de iones de sodio. Este trabajo confirma la viabilidad del sargazo como precursor de carbono y subraya la importancia de técnicas avanzadas de caracterización, para optimizar el diseño de materiales de electrodos.
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