ÓXIDOS DE SILICIO-ESTAÑO PARA APLICACIONES DE ÁNODO EN BATERÍAS HÍBRIDAS DE IONES DE METAL ALCALINO: UNA NOVEDOSA TECNOLOGÍA DE AHORRO ENERGÉTICO HACIA LA QUÍMICA VERDE

SILICON-TIN OXIDES FOR HYBRID ALKALI METAL-ION BATTERY ANODE APPLICATIONS: A NOVEL ENERGY-SAVING TECHNOLOGY TOWARDS GREEN CHEMISTRY

En esta investigación, se ha demostrado que las fuentes de energía de hidrógeno en materiales 2D funcionalizados con metales son alternativas prometedoras para sistemas de energía limpia. Los metales alcalinos rubidio y cesio mediante dopaje en baterías de iones de litio, sodio o potasio. Se realizó un amplio estudio sobre la captura de hidrógeno por Li⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂), Li⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂), Na⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂), Na⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂), K⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂), K⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂), incluyendo el uso de cálculos DFT en el nivel teórico CAM–B3LYP–D3/6–311+G (d,p). La hipótesis del fenómeno de adsorción de hidrógeno se determinó mediante distribuciones de densidad de diferencias de densidad de carga (CDD), densidad total de estados (TDOS) y localizador orbital localizado (LOL) para nanoagrupaciones de Li⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂, Li⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂, Na⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂. Na⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂)– 2H₂, K⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂, K⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂. La oscilación en la densidad de carga muestra que las densidades electrónicas se concentraron principalmente en el borde de los átomos adsorbentes durante la adsorción. Dado que el litio, sodio o potasio ofrecen mayores ventajas sobre el Sn/Si, su mayor movimiento de electrones y huecos permite que los dispositivos de litio, sodio o potasio operen a frecuencias más altas que los de Sn/Si. Una pequeña porción de Rb⁺ o Cs⁺ ingresada en la capa de Sn–Si para reemplazar los sitios de Li⁺, Na⁺ o K⁺ podría mejorar la estabilidad estructural del material del electrodo a alta multiplicidad, mejorando así la tasa de retención de capacidad. Entre estas, las baterías de iones de potasio parecen ser las más prometedoras en términos de dopaje con Rb⁺ o Cs⁺.

In this research, hydrogen energy sources on functionalized 2D materials by metals have been shown as promising alternatives for clean energy systems. Alkali metals of rubidium and cesium are studied through doping in lithium, sodium or potassium ion batteries. A vast study on H-capture by Li⁺Rb⁺(SnO₂-SiO₂), Li⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂), Na⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂), Na⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂), K⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂), K⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂), was carried out including using DFT computations at the "CAM–B3LYP–D3/6–311+G (d,p) level of theory. The hypothesis of the hydrogen adsorption phenomenon was figured out by density distributions of charge density difference (CDD), total density of states (TDOS), localized orbital locator (LOL) for nanoclusters of Li⁺Rb⁺(SnO₂-SiO₂)–2H₂, Li⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂,Na⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂, Na⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂, K⁺Rb⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂, K⁺Cs⁺(SnO₂–SiO₂)–2H₂. The oscillation in charge density amounts displays that the electronic densities were mainly placed in the edge of adsorbate/adsorbent atoms during the adsorption status. As the benefits of lithium, sodium or potassium over Sn/Si possess its higher electron and hole motion, permitting lithium, sodium or potassium devices to operate at higher frequencies than Sn/Si devices. A small portion of Rb⁺ or Cs⁺ entered the Sn–Si layer to replace the Li, Na or K sites might improve the structural stability of the electrode material at high multiplicity, thereby improving the capacity retention rate. Among these, potassium-ion batteries seem to show the most promise in terms of Rb⁺ or Cs⁺ doping.