Estanato de estroncio como ánodo alternativo para baterías alcalinas

Autores

  • Juan Carlos Donatién-Caballeros Departamento de Física, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba
  • Rafael Francisco Mut-Benítez Departamento de Física Aplicada, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba
  • Yohandys A. Zulueta Departamento de Física, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba
  • Minh Tho-Nguyen Institute for Computational Science and Technology (ICST), Ho Chi Minh City, Vietnam

Palavras-chave:

SrSnO3; batería de ion Li; batería alcalina; simulaciones atomísticas; migración de Li.

Resumo

En este trabajo se estudiaron las propiedades estructurales, electrónicas y de transporte del SrSnO3, utilizando simulaciones basadas en la teoría de funcionales de densidad y de campo de fuerzas. Los resultados de las propiedades estructurales y electrónicas están acordes con lo reportado experimentalmente. El estudio de las propiedades de transporte de los iones alcalinos revela la presencia de valores de energía de activación para la difusión de 0,25; 0,28 y 0,44 eV, y coeficiente de difusión a temperatura ambiente de 9,6 × 10-11; 2,9 × 10-11 y 4,8 × 10-13 cm2s-1 para las muestras de SrSnO3 dopadas con Li, Na y K, respectivamente. Estas propiedades revelan nuevas evidencias para considerar al SrSnO3 como ánodo en baterías de Li, Na y K.

Referências

AHNIYAZ, A. et al. “Progress in Solid-State High Voltage Lithium-Ion Battery Electrolytes.” Advances in Applied Energy. 19, 2021, 100070. ISSN 2666-7924.

ZHANG, Y.; SAHOO, M. P. K.; WANG, J. “Tuning the Band Gap and Polarization of BaSnO3/SrSnO3 Superlattices for Photovoltaic Applications.” Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19 (10), 7032–7039. ISSN 1463-9076.

WEI, M.; SANCHELA, A. V.; FENG, B.; IKUHARA, Y.; CHO, H. J.; OHTA, H. “High Electrical Conducting Deep-Ultraviolet-Transparent Oxide Semiconductor La-Doped SrSnO3 Exceeding ∼3000 S cm-1”. Appl. Phys. Lett. 2020, 116 (2), 022103. ISSN 0003-6951.

ZULUETA, Y. A.; NGUYEN, M. T.; PHAM-HO, M. P. “Strontium Stannate as an Alternative Anode for Na- and K-Ion Batteries: A Theoretical Study.” J. Phys. Chem. Solids 2022, 162, 110505. ISSN 0022-3697.

ZULUETA, Y. A.; MUT, R.; KAYA, S.; DAWSON, J. A.; NGUYEN, M. T. “Strontium Stannate as an Alternative Anode Material for Li-Ion Batteries.” J. Phys. Chem. C 2021, 125 (27), 14947–14956. ISSN 1932-7455.

LI, C.; ZHU, Y.; FANG, S.; WANG, H.; GUI, Y.; BI, L.; CHEN, R. “Preparation and Characterization of SrSnO3 Nanorods.” J. Phys. Chem. Solids 2011, 72 (7), 869–874. ISSN 0022-3697.

HU, X.; TANG, Y.; XIAO, T.; JIANG, J.; JIA, Z.; LI, D.; LI, B.; LUO, L. “Rapid Synthesis of Single-Crystalline SrSn(OH)6 Nanowires and the Performance of SrSnO3 Nanorods Used as Anode Materials for Li-Ion Battery.” J. Phys. Chem. C 2010, 114 (2), 947–952. ISSN 1932-7447.

WHITTINGHAM, M. S. “Lithium Batteries and Cathode Materials.” Chem. Rev. 2004, 104, 4271–4301. ISSN 0009-2665.

DE FREITAS, S. M.; JÚNIOR, G. J. B.; SANTOS, R. D. S.; REZENDE, M. V. DO. S. “Defects and Dopant Properties of SrSnO3 Compound: A Computational Study.” Comput. Condens. Matter 2019, 21, e00411. ISSN 2352-2143.

DE FREITAS, S. M.; DOS SANTOS, P. C. L.; REZENDE, M. V. DO. S. “Investigation of Dopant Incorporation at SrSnO3 Compound.” J. Solid State Chem. 2019, 279, 120928. ISSN 1095-726X.

SHEIN, I. R.; KOZHEVNIKOV, V. L.; IVANOVSKII, A. L. “First-Principles Calculations of the Elastic and Electronic Properties of the Cubic Perovskites SrMO3 (M = Ti, V, Zr and Nb) in Comparison with SrSnO3.” Solid State Sci. 2008, 10, 217–225. ISSN 1293-2558.

ZHENG, J.; WU, Y.; SUN, Y.; RONG, J.; NIU, H.; LI, L. “Advanced Anode Materials of Potassium Ion Batteries: From Zero Dimension to Three Dimensions.” Nano-Micro Letters. 2021, 13 (1), 1–39. ISSN 2150-5551.

ZHENG, S. M. et al. “Alloy Anodes for Sodium-Ion Batteries.” Rare Met. 2021, 40 (2), 272–289. ISSN 1867-7185.

PAYNE, M. C.; TETER, M. P.; ALLAN, D. C.; ARIAS, T. A.; JOANNOPOULOS, J. D. “Iterative Minimization Techniques for Ab initio Total-energy Calculations: Molecular Dynamics and Conjugate Gradients.” Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045−1097. ISSN 0034-6861.

PLIMPTON, S. “Fast Parallel Algorithms for Short-range Molecular Dynamics.” J. Comput. Phys. 1995, 117, 1–19. ISSN 0021-9991.

RAMASAMY, H. V.; SENTHILKUMAR, B.; BARPANDA, P.; LEE, Y. “Superior Potassium-Ion Hybrid Capacitor Based on Novel P3-Type Layered.” Chem. Eng. J. 2019, 368, 235–243. ISSN 1385-8947.

WU, X.; KANG, F.; DUAN, W.; LI, J. “Density Functional Theory Calculations: A Powerful Tool to Simulate and Design High-Performance Energy Storage and Conversion Materials.” Prog. Nat. Sci. Mater. Int. 2019, 29 (3), 247–255. ISSN 1745-5391.

JAMES ABRAHAM, J. et al. “Sodium and Lithium Incorporated Cathode Materials for Energy Storage Applications - A Focused Review.” J. Power Sources 2021, 506, 230098. ISSN 03787753.

Publicado

2023-01-17

Como Citar

Donatién-Caballeros, J. C. ., Mut-Benítez, R. F. ., Zulueta, Y. A. ., & Tho-Nguyen, M. . (2023). Estanato de estroncio como ánodo alternativo para baterías alcalinas. Revista Cubana De Química, 35(1), 3–13. Recuperado de https://cubanaquimica.uo.edu.cu/index.php/cq/article/view/5291

Edição

Seção

Artículos

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)