Obtención directa de materiales de carbono fluorado mediante reacción mecanoquímica
Sintesis de carbono fluorado. El equipo del profesor Jong-Beom Baek del Instituto UNIST avanza en la tecnología de las baterías. Han ideado un método novedoso para producir de forma segura materiales de carbono fluorado (FCM) utilizando politetrafluoroetileno (PTFE) y grafito.
Estos materiales son estables gracias a sus fuertes enlaces C-F. Sin embargo, los métodos tradicionales de fluoración no son tan eficaces. Sin embargo, los métodos tradicionales de fluoración dependen de reactivos muy tóxicos, como el ácido fluorhídrico (HF), lo que los hace poco prácticos para un uso generalizado.
En el presente estudio, el equipo de investigación presentó un método accesible y relativamente seguro para la síntesis escalable de FCM. Lo consiguieron empleando la despolimerización mecanoquímica del PTFE, un compuesto común que se encuentra en artículos de uso cotidiano, y la fragmentación del grafito. Utilizando técnicas de fresado de bolas que inducen reacciones mecánicas y químicas, consiguieron generar FCM con un rendimiento notablemente superior al del grafito.
Métodos convencionales de producción de fluoruro de carbono
Los métodos convencionales de producción de fluoruro de carbono implican el uso de compuestos peligrosos como el gas flúor o HF, que plantean problemas de seguridad y provocan un aumento de los costes de fabricación debido a las estrictas medidas de seguridad. Para hacer frente a estos problemas, el equipo del profesor Baek desarrolló un método de fluoración en fase sólida utilizando PTFE, un polímero inerte conocido por su estabilidad en condiciones atmosféricas y su seguridad cuando se ingiere.
Los experimentos demostraron que un exceso de energía provocaba la rotura de la cadena molecular del PTFE y la formación de radicales. Esto desencadenó una reacción que formó complejos de fluoruro de carbono en partículas de grafito.
Los FCM resultantes mostraron una capacidad de almacenamiento y una estabilidad electroquímica significativamente mejoradas en comparación con los ánodos de grafito convencionales. A una tasa de carga baja de 50 mA/g, los FCM mostraron capacidades de almacenamiento 2,5 veces superiores (951,6 mAh/g) a las del grafito. Incluso tras más de 1.000 ciclos de carga y descarga a 2.000 mA/g, los FCM conservaron el 76,6% de su capacidad, frente al 43,8% del grafito.
Jang, investigador del UNIST, destaca el amplio potencial de las reacciones en fase sólida. El profesor Baek subraya el potencial de las reacciones en fase sólida para descubrir nuevos materiales.
Los resultados del estudio se han publicado en Advanced Functional Materials.
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