Materials 2D, poden permetre que els vehicles elèctrics ting autonomia per 800 km amb una sola càrrega.

Les bateries de lithium-air, estan a punt de convertir-se en un revolucionari substitut de les bateries de ions de liti utilitzades actualment que alimenten vehicles elèctrics, telèfons mòbils i ordinadors.

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/csz/news/800/2019/2dmaterialsm.jpg

Les bateries de lithium-air, que actualment es troben en etapes experimentals de desenvolupament, poden emmagatzemar deu vegades més energia que les bateries de liti, i són molt més lleugeres. Dit això, les bateries de lithium-air encara podrien ser més eficients i proporcionar més càrrega amb la incorporació de catalitzadors avançats a partir de materials bidimensionals.

Els catalitzadors ajuden a augmentar la velocitat de les reaccions químiques a l'interior de les bateries i, depenent del tipus de material a partir del qual es faci, poden ajudar a augmentar significativament la capacitat de la bateria per mantenir i subministrar energia.

Es necessitaran bateries de molt alta densitat d'energia per alimentar les noves tecnologies avançades que s'incorporen a telèfons, ordinadors portàtils i sobretot a vehicles elèctrics. S'han sintetitzat diversos materials de 2D els quals, poden servir com a catalitzadors. Una part dels seus materials de 2D, quan es van incorporar a les bateries experimentals de lithium-air com a catalitzador, van permetre que la bateria mantingués fins a 10 vegades més energia que les bateries de lithium-aire que contenien catalitzadors tradicionals. Les seves conclusions s'han publicat a la revista Advanced Materials.

https://scienceblog.com/wp-content/uploads/2018/07/Self-heating-fast-charging-battery-makes-electric-vehicles-climate-immune-.jpg

Actualment, els vehicles elèctrics prometen uns 180 km per càrrega, però amb la incorporació de catalitzadors en 2D en bateries de liti, es  podríen proporcionar més de 600 a 800 km per càrrega.

Es van sintetitzar 15 tipus diferents de dicalcogenios o TMDC de metall de transició de 2D. Els TMDC són compostos únics perquè tenen una elevada conductivitat electrònica i una transferència electrònica ràpida que es pot utilitzar per participar en reaccions amb altres materials, com les reaccions que es produeixen a l'interior de les bateries durant la càrrega i la descàrrega.

Els investigadors van estudiar el rendiment experimentalment de 15 TMDC com a catalitzadors en un sistema electroquímic que imiten una bateria de lithium-air.

En el seu formulari 2D, aquests TMDC tenen propietats electròniques molt millors i una major superfície reactiva per participar en reaccions electroquímiques dins d'una bateria mentre la seva estructura es manté estable.

Les taxes de reacció, són molt més altes amb aquests materials en comparació amb els catalitzadors convencionals utilitzats com l'or o el platí.

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/news/hires/2018/5c111de028a16.jpg

Una de les raons per les que el TDMC 2D s'ha comportat tan bé, és perque ajuda a accelerar la càrrega i la descàrrega de les reaccions que ocorren en bateries de lithium-air. Això seria el que es coneix com bi-funcionalitat del catalitzador.

Els materials de 2D també es sincronitzen amb l'electròlit que és, el material a través del qual, els ions es mouen durant la càrrega i la descàrrega.

El TDMC 2-D i l'electròlit (líquid iònic) que s'utilitza actuen com un sistema de co-catalizador que ajuda a transferir els electrons més ràpidament, provocant càrregues més ràpides i un emmagatzematge i descàrrega d'energia més eficient.

Aquests nous materials representen una nova via que pot agafar bateries al següent nivell, només hem de desenvolupar maneres de produir-los i ajustar-los de forma més eficient i a escala més gran.

Font: Universitat d'Illinois a Chicago