Las baterías de calcio (iones) son tecnologías de almacenamiento y suministro de energía (es decir, almacenamiento de energía electroquímica ) que emplean iones de calcio (cationes), Ca 2+ , como portador de carga activa en los electrolitos y en los electrodos (ánodo y cátodo ). [1] [2] [3] Las baterías de calcio (iones) siguen siendo un área activa de investigación, [4] [5] con estudios y trabajos que persisten en el descubrimiento y desarrollo de electrodos y electrolitos que permitan un funcionamiento estable y a largo plazo de la batería. . [6]
Historia
La aplicación de las baterías de calcio se remonta a la década de 1960 en baterías térmicas para aplicaciones militares y espaciales. [7] El primer ejemplo de celda electroquímica fue Ca // SOCl2 como celda primaria. [8] El examen inicial de los hospedantes de intercalación de Ca 2+ propuso óxidos y sulfuros de metales de transición. [9] El estudio de las baterías de calcio, así como la electroquímica del calcio, ha continuado desde entonces, y se ha ampliado la investigación debido a los desarrollos recientes en la actividad redox efectiva del Ca-metal, particularmente a temperatura ambiente, que había sido un desafío de larga data en el campo.
Beneficios y ventajas
Propiedades materiales
En términos de propiedades inherentes a los materiales, el calcio metal es conocido por su alta conductividad y temperatura de fusión muy alta (842 ° C) en relación con otros metales. La temperatura de fusión más alta puede hacer que el calcio metal sea intrínsecamente más seguro. El calcio también es un elemento ambientalmente benigno, que mitiga las preocupaciones sobre la toxicidad.
Recursos y suministro
Las baterías de calcio se consideran una batería de próxima generación o un sistema de almacenamiento de energía de baterías de iones de litio , es decir, uno de los muchos candidatos que pueden reemplazar potencialmente la tecnología de baterías de iones de litio. También es una batería multivalente . Las ventajas clave son un menor costo, abundancia de la tierra (41.500 ppm), mayor densidad de energía, mediante una combinación de alta capacidad y un alto voltaje de celda, [10] y una potencia de salida potencialmente mayor. El calcio es el quinto mineral más abundante en la corteza terrestre, el metal alcalinotérreo más abundante y el tercer metal más abundante después del aluminio (Al) y el hierro (Fe). [11] Estados Unidos es el mayor productor (por producción anual) de fuentes de calcio (principalmente cal ), lo que promete suministro y fabricación nacionales. Otros productores importantes son Rusia y China.
Electroquímica
En comparación con otros sistemas divalentes , las baterías de calcio tienen la posibilidad de tener voltajes de celda más altos que las baterías de magnesio debido al potencial de reducción estándar 0.5 V más bajo de las primeras. Los iones Ca 2+ también tienen el potencial de una cinética de reacción más rápida en comparación con el magnesio (Mg 2+ ) debido a sus propiedades menos polarizantes y densidad de carga tanto en el electrolito como en un cátodo de intercalación .
Capacidad y densidad energética
Los ánodos de calcio metal tienen un estado de oxidación 2+ que proporcionaría una mayor densidad de energía sobre los sistemas monovalentes (es decir, Li + y Na + ), y tiene un potencial de reducción estándar de 2.9 V, que es solo 0.17 V mayor que el del litio. metal. Un ánodo de metal de calcio ofrece una mayor capacidad volumétrica y capacidades gravimétricas (2072 mAh.mL −1 y 1337 mAh.g −1 , respectivamente) que los ánodos de grafito comerciales actuales en baterías de iones de litio (300-430 mAh mL −1 y 372 mAh g −1 ). [12] Una batería de azufre cálcico (Ca // S) tiene densidades de energía teóricas de 3202 Wh / L y 1835 Wh / kg, frente a 2800 Wh / L para Li // S.
Componentes de la batería
Actualmente, una batería de calcio (iones) aún no se ha comercializado, pero permanece en el ámbito de la investigación y el desarrollo. Los esfuerzos se concentran en desarrollar materiales de cátodos y ánodos eficaces , así como electrolitos estables. Se ha puesto un gran énfasis en lograr una electroquímica confiable con un ánodo de metal de calcio puro para lograr altos voltajes de operación, capacidades y densidades de energía. Sin embargo, los ánodos basados en óxido de carbono y metal, si bien proporcionan métricas de rendimiento más bajas, también son confiables. Cathodes ha buscado lograr una alta cinética de migración de Ca 2+ , alta capacidad, así como altos voltajes operativos.
Electrolitos
Componente de sal de calcio
Las sales exploradas hasta ahora en electrolitos líquidos incluyen: tetrafluoroborato de calcio (Ca (BF 4 ) 2 , borohidruro de calcio (Ca (BH 4 ) 2 , bis (trifluorometanosulfonimida) de calcio (Ca (TFSI) 2 ), perclorato de calcio (Ca (ClO 4 ) 2 ), hexafluorofosfato de calcio (Ca (PF 6 ) 2 ) y nitrato de calcio (Ca (NO 3 ) 2 ). El nitrato de calcio se usa comúnmente en baterías acuosas. Los primeros estudios revelaron que la deposición reversible de Ca usando sales simples de Ca es imposible en Una sal de Ca que utiliza un anión tetrahexafluoroisopropoxi borato voluminoso de baja coordinación [Ca (B (Ohfip) 4 ) 2 ] ha sido examinada por tres grupos de investigación de forma independiente y ha demostrado ser activa para la deposición de Ca a temperatura ambiente con el Coulumbic eficiencia hasta 80% y estabilidad anódica hasta 4.1 V vs Ca. [13] [14] [15] El electrolito [Ca (B (Ohfip) 4 ) 2 ] sigue siendo el electrolito más activo para la deposición de Ca, pero aún muy por debajo del estándar para aplicaciones prácticas.
Electrolitos líquidos
Se han examinado varios sistemas de electrolitos diferentes para las baterías de calcio (iones). Los electrolitos siguen siendo un área de investigación, donde trabajos anteriores han demostrado que muchos muestran una baja estabilidad electroquímica. Las reacciones redox sobre calcio metal en varios electrolitos orgánicos se examinaron inicialmente y se concluyó que no había deposición de Ca usando (Ca (ClO 4 ) 2 ) y Ca (BF 4 ) 2 en disolventes orgánicos. [16] Se examinó el agua como electrolito en una batería de iones de calcio. [17] También se han examinado los electrolitos de carbonato de alquilo. [18] [19] También se han realizado estudios teóricos tanto en sales como en disolventes apróticos que muestran propiedades favorables de solvatación / desolvatación. [20] [21] Esto también ha sido seguido por observaciones experimentales de la solvatación de la sal por diferentes disolventes. [22] También se han examinado los líquidos iónicos. [23]
Electrolitos poliméricos
También se han examinado los electrolitos de polímero para proporcionar las funciones combinadas como separador de batería y electrolito. Una de las primeras muestras de un electrolito polimérico fue PVA / PVP complejado con CaCl 2 . [24] Estudios posteriores demostraron electrolitos de polímero hechos de poli (etilenglicol) diacrilato (PEDGA) [25] y politetrahidrofurano (PTHF) [26] ambos con nitrato de calcio (Ca (NO 3 ) 2 ), óxido de polietileno , [27] simple polímeros conductores de iones basados en cadenas principales de PEG y PTHF y aniones TFSI, [28] y electrolitos de polímero en gel basados en PEDGA, que utilizan disolventes como alquilcarbonatos y disolventes líquidos iónicos. [29] [30]
Electrolitos sólidos
Se han propuesto electrolitos sólidos (es decir, cerámica) para el transporte de iones de calcio, pero los estudios siguen siendo teóricos.
Ánodos
Los ánodos de calcio se han centrado en el uso de ánodos metálicos, óxidos metálicos, carbonos, así como metales / semiconductores como compuestos de aleación.
Ejemplos de materiales de ánodos incluyen óxido de vanadio (V 2 O 5 ), [31] aleación de cobre-calcio, [32] MgV 2 O 5 , grafito, [33] calcio metálico, [34] y ánodos de silicio. [35] Un trabajo reciente sobre el enchapado / remoción de calcio se realizó en soluciones de carbonato de etileno / carbonato de propileno (EC / PC) a temperaturas elevadas. [19] Los ánodos de calcio y metal también han mostrado un recubrimiento práctico a temperatura ambiente en diferentes electrolitos como tetrahidrofurano (THF) y una mezcla binaria de carbonato de etileno y carbonato de propileno (EC / PC). [36] [18] Las baterías acuosas (es decir, las que emplean agua como componente disolvente del electrolito) han utilizado vanadato de calcio. [17] Los materiales similares al grafeno, como el nanografeno de hexa-peri-hexabenzocoroneno, también se han considerado como ánodos de Ca 2+ . [37]
Cátodos
Los materiales de cátodo para calcio buscan proporcionar estructuras de material adecuadas para el almacenamiento y liberación confiables de iones de calcio. El trabajo principal sobre cátodos de calcio se ha centrado en la investigación experimental y teórica de compuestos de intercalación , así como del azufre como cátodo de conversión.
Se ha logrado un progreso significativo con el empleo de materiales que generalmente son buenos materiales de intercalación de iones, así como específicamente cerámicas con estructuras cristalinas que proporcionan barreras de energía de baja migración para que el Ca 2+ se mueva a través de la red. La divalencia y el gran radio iónico del calcio requieren huéspedes de intercalación con marcos cristalinos relativamente abiertos y una polarización cristalina más suave para ayudar a facilitar una mejor cinética de difusión. Los materiales en capas, mediante los cuales el Ca 2+ se transporta a través de la brecha de van der Waals, también es un enfoque para permitir una difusión más rápida.
Hasta ahora, los óxidos y sulfuros de calcio y metal son áreas de estudio. Los cátodos examinados recientemente incluyen óxido de calcio-manganeso, [38] óxido de calcio y cobalto [31] y disufuro de titanio, [39] [40] así como hexacianoferratos, [41] [42] o baterías de doble portador, [43] así como para Baterías acuosas de iones de calcio. [44] Se ha realizado un trabajo teórico para determinar el potencial de los cátodos de diferentes estructuras cristalinas como la perovskita (CaMO 3 ), [45] espinela (CaM 2 O 4 ), [46] [47] otros compuestos de calcio naturales, [ 48] seleniuros metálicos como TiSe 2 , [49] así como otras fases de óxido de lantánido de calcio.
También se han debatido exámenes exhaustivos de las barreras energéticas migratorias. [50]
Los cátodos de conversión, como el uso de azufre, también son una solución viable que puede superar los contratiempos con los huéspedes de intercalación .
Baterías de calcio y azufre
Se examinó una batería primaria de Ca – S. [51] Las baterías Ca-S también se han examinado utilizando Li como mediador para hacerlo reversible. [52] El descubrimiento de electrolitos fiables para el enchapado / decapado de calcio metal ha contribuido a la estabilidad del ciclo de la batería de Ca // S, sin embargo, la disolución de polisulfuro sigue siendo un problema para el rendimiento a largo plazo.
Baterías de calcio y aire
Además, también se han examinado baterías de calcio-aire (Ca-O 2 ). [53] [54] A diferencia de las baterías de Li-O 2 , en las que el litio puede formar un superóxido que experimenta una fácil actividad redox, el calcio solo se oxida al óxido de calcio (CaO) extremadamente estable químicamente , por lo que se requieren sistemas de catalizadores adecuados para ayudar en la reducción de CaO durante la recarga de la batería. El enchapado y pelado confiables en el ánodo de Ca también es fundamental para el rendimiento de la batería.
Celdas de batería investigadas y métricas de rendimiento
Hasta ahora se han examinado varias baterías de calcio metal con diferentes cátodos: Ca // V 2 O 5 , [55] Ca // Ca 4 Fe 9 O 17 , [56] Ca // LiTiO 2 , [57] Ca / Carbon- Fibra, [58] Ca // TiS 2 , [59] Ca // FePO 4 , Ca // Ca 3 Co 2 O 6 , Ca // PAQ y Ca // S. [60] Las tasas C oscilan entre 0,2 y> 5 C. Las capacidades alcanzadas hasta ahora oscilan entre 50-250 mAh / g, con voltajes de funcionamiento entre 1 y 4 V. Las densidades de corriente están en el rango de 20-500 mA / g, y densidades de energía de ~ 250 Wh / kg.
Aplicaciones
Debido al peso potencialmente mayor de las baterías de calcio, se han propuesto para su uso en aplicaciones estacionarias, como el almacenamiento en red. La electrónica portátil y las aplicaciones de vehículos eléctricos pueden ser posibles si se mejoran las capacidades gravimétricas y las densidades de corriente.
Iniciativas de investigación notables
Hay varios grupos y consorcios dedicados al objetivo de producir baterías de calcio recargables de calidad comercial, por ejemplo, CARBAT (Europa) y Syracuse Center of Excellence (EE. UU.) , Y el Joint Center for Energy Storage Research (EE . UU . ) .
Desafíos
Las baterías de calcio muestran actualmente una disminución de la capacidad y densidades de energía relativamente más bajas que las baterías de metal de litio, pero hay esfuerzos concertados para superar estos problemas. [61] La interfaz de electrolitos sólidos (SEI) también muestra una migración lenta de iones Ca 2+ . El metal Ca también experimenta un crecimiento dendrítico a altas tasas de corriente. [62] La naturaleza de los depósitos de calcio también es fundamental para el funcionamiento de la batería a largo plazo, y los esfuerzos apuntan a producir depósitos uniformes de alta calidad. Las baterías de calcio que proporcionan densidades de energía comparables a las de las baterías de iones de litio y de metal de litio existentes requieren el empleo de un ánodo de metal de Ca puro. El calcio es un metal significativamente duro en comparación con el litio, que deberá abordarse para la integración práctica de láminas de calcio en la fabricación de baterías, como bolsas y celdas cilíndricas.
Las sales de calcio muestran generalmente una fuerte coordinación entre el Ca 2+ y el anión, por lo que requieren disolventes fuertemente coordinados, tales como carbonatos, para producir electrolitos con suficiente solubilidad en sal. Esto da como resultado una cinética lenta de galvanoplastia / decapado en una interfaz de metal Ca. Las sales de coordinación más débil permiten el empleo de disolventes de coordinación débil, lo que muestra un aumento significativo de la cinética. [13] [14]
Los hospedadores de intercalación deben proporcionar estructuras abiertas y rutas de migración simples para el transporte de iones de calcio que sea tanto de mayor tamaño (por ejemplo, en comparación con Li + ) como de mayor densidad de carga. Esto puede permitir que los materiales permitan altas tasas de carga / descarga.
Referencias
- ↑ Hosein, Ian D. (9 de abril de 2021). "La promesa de las baterías de calcio: perspectivas abiertas y comparaciones justas" . Letras de energía ACS . 6 (4): 1560-1565. doi : 10.1021 / acsenergylett.1c00593 .
- ^ Nielson, Kevin V .; Liu, T. Leo (2020). "El amanecer de las baterías de calcio" . Angewandte Chemie International Edition . 59 (9): 3368–3370. doi : 10.1002 / anie.201913465 . ISSN 1521-3773 . PMID 31961466 .
- ^ Una animación de divulgación científica de Youtube que explica las baterías de Ca, un producto del proyecto H2020 CARBAT (FET-Open) , consultado el 13 de junio de 2021
- ^ Arroyo-de Dompablo, M. Elena; Ponrouch, Alexandre; Johansson, Patrik; Palacín, M. Rosa (29/10/2019). "Logros, desafíos y perspectivas de las baterías de calcio" . Revisiones químicas . 120 (14): 6331–6357. doi : 10.1021 / acs.chemrev.9b00339 . ISSN 0009-2665 . PMID 31661250 .
- ^ Stievano, Lorenzo; De Meatza, Iratxe; Bitenc, Jan; Cavallo, Carmen; Brutti, Sergio; Navarra, Maria Assunta (15/01/2021). "Baterías de calcio emergentes" . Revista de fuentes de energía . 482 : 228875. Bibcode : 2021JPS ... 48228875S . doi : 10.1016 / j.jpowsour.2020.228875 . ISSN 0378-7753 .
- ^ Ji, Bifa; Él, Haiyan; Yao, Wenjiao; Tang, Yongbing (2021). "Avances recientes y perspectivas sobre el almacenamiento de iones de calcio: materiales y dispositivos clave" . Materiales avanzados . 33 (2): 2005501. doi : 10.1002 / adma.202005501 . ISSN 1521-4095 . PMID 33251702 .
- ^ Selis, Sidney M .; Wondowski, John P .; Justus, Richard F. (1 de enero de 1964). "Un sistema de batería térmica de alta velocidad y alta energía" . Revista de la Sociedad Electroquímica . 111 (1): 6. Código Bibliográfico : 1964JElS..111 .... 6S . doi : 10.1149 / 1.2426065 . ISSN 1945-7111 .
- ^ Staniewicz, Robert J. (1 de abril de 1980). "Un estudio del sistema electroquímico de cloruro de calcio-tionilo" . Revista de la Sociedad Electroquímica . 127 (4): 782–789. Código Bibliográfico : 1980JElS..127..782S . doi : 10.1149 / 1.2129758 . ISSN 1945-7111 .
- ^ Whittingham, M.Stanley (1 de enero de 1978). "Química de los compuestos de intercalación: huéspedes de metal en huéspedes calcogenuro" . Progreso en Química del Estado Sólido . 12 (1): 41–99. doi : 10.1016 / 0079-6786 (78) 90003-1 . ISSN 0079-6786 .
- ^ Monti, Damien; Ponrouch, Alexandre; Araujo, Rafael B .; Barde, Fanny; Johansson, Patrik; Palacín, M. Rosa (2019). "Baterías multivalentes: perspectivas de alta densidad energética: baterías de Ca" . Fronteras de la química . 7 : 79. Código Bibliográfico : 2019FrCh .... 7 ... 79M . doi : 10.3389 / fchem.2019.00079 . ISSN 2296-2646 . PMC 6391315 . PMID 30842941 .
- ^ "Química de los Elementos - 2ª Edición" . www.elsevier.com . Consultado el 7 de abril de 2020 .
- ^ Muldoon, John; Bucur, Claudiu B .; Gregory, Thomas (10 de diciembre de 2014). "Búsqueda de baterías secundarias multivalentes no acuosas: magnesio y más". Revisiones químicas . 114 (23): 11683-11720. doi : 10.1021 / cr500049y . ISSN 0009-2665 . PMID 25343313 .
- ^ a b Shyamsunder, Abhinandan; Blanc, Lauren E .; Assoud, Abdeljalil; Nazar, Linda F. (13 de septiembre de 2019). "Revestimiento de calcio reversible y decapado a temperatura ambiente utilizando una sal de borato" . Letras de energía ACS . 4 (9): 2271–2276. doi : 10.1021 / acsenergylett.9b01550 . ISSN 2380-8195 .
- ^ a b Li, Zhenyou; Fuhr, Olaf; Fichtner, Maximiliano; Zhao-Karger, Zhirong (4 de diciembre de 2019). "Hacia electrolitos estables y eficientes para baterías de calcio recargables a temperatura ambiente" . Ciencias de la energía y el medio ambiente . 12 (12): 3496–3501. doi : 10.1039 / C9EE01699F . ISSN 1754-5706 .
- ^ KV Nielson, J. Luo y TL Liu (2020). "Optimización de electrolitos de calcio por manipulación de solventes para baterías de calcio" . Baterías y Supercaps . 3 (8): 766–772. doi : 10.1002 / batt.202000005 .
- ^ Aurbach, D .; Skaletsky, R .; Gofer, Y. (1 de diciembre de 1991). "El comportamiento electroquímico de los electrodos de calcio en unos pocos electrolitos orgánicos" . Revista de la Sociedad Electroquímica . 138 (12): 3536–3545. Código Bibliográfico : 1991JElS..138.3536A . doi : 10.1149 / 1.2085455 . ISSN 0013-4651 .
- ^ a b Liu, Liyuan; Wu, Yih-Chyng; Rozier, Patrick; Taberna, Pierre-Louis; Simon, Patrice (2019). "Síntesis ultrarrápida de vanadato de calcio para una batería acuosa de iones de calcio superior" . Investigación (Washington, DC) . 2019 : 6585686. doi : 10.34133 / 2019/6585686 . ISSN 2639-5274 . PMC 6944483 . PMID 31912041 .
- ^ a b Biria, Saeid; Pathreeker, Shreyas; Li, Hansheng; Hosein, Ian D. (25 de noviembre de 2019). "Chapado y decapado de calcio en un electrolito de carbonato de alquilo a temperatura ambiente" . Materiales de energía aplicada ACS . 2 (11): 7738–7743. doi : 10.1021 / acsaem.9b01670 . ISSN 2574-0962 .
- ^ a b Ponrouch, A .; Frontera, C .; Bardé, F .; Palacín, MR (febrero de 2016). "Hacia una batería recargable a base de calcio" . Materiales de la naturaleza . 15 (2): 169-172. Código Bibliográfico : 2016NatMa..15..169P . doi : 10.1038 / nmat4462 . hdl : 10261/148078 . ISSN 1476-4660 . PMID 26501412 .
- ^ Shakourian-Fard, Mehdi; Kamath, Ganesh; Taimoory, S. Maryamdokht; Trant, John F. (5 de julio de 2019). "Baterías de iones de calcio: identificación de electrolitos ideales para almacenamiento de energía de próxima generación mediante análisis computacional" . El Diario de la Química Física C . 123 (26): 15885-15896. doi : 10.1021 / acs.jpcc.9b01655 . ISSN 1932-7447 .
- ^ Araujo, Rafael B .; Thangavel, Vigneshwaran; Johansson, Patrik (1 de agosto de 2021). "Hacia nuevos electrolitos de batería de calcio mediante un cribado computacional eficiente" . Materiales de almacenamiento de energía . 39 : 89–95. doi : 10.1016 / j.ensm.2021.04.015 . ISSN 2405-8297 .
- ^ Forero-Saboya, JD; Marchante, E .; Araujo, RB; Monti, D .; Johansson, P .; Ponrouch, A. (12 de diciembre de 2019). "Solvatación de cationes y propiedades fisicoquímicas de los electrolitos de la batería de Ca" . El Diario de la Química Física C . 123 (49): 29524–29532. doi : 10.1021 / acs.jpcc.9b07308 . ISSN 1932-7447 . PMC 6961307 . PMID 31956392 .
- ^ Biria, Saeid; Pathreeker, Shreyas; Genier, Francielli S .; Li, Hansheng; Hosein, Ian D. (23 de marzo de 2020). "Chapado y decapado de calcio a temperatura ambiente en un electrolito líquido iónico" . Materiales de energía aplicada ACS . 3 (3): 2310–2314. doi : 10.1021 / acsaem.9b02529 . ISSN 2574-0962 .
- ^ Vanitha, D; Bahadur, sultán Asath; Nallamuthu, Nallaperumal; Shunmuganarayanan, Athimoolam; Manikandan, A (1 de marzo de 2018). "Estudios sobre la conducción de mezclas de polímeros: síntesis y caracterizaciones de PVA / PVP dopado con CaCl 2" . Revista de Nanociencia y Nanotecnología . 18 (3): 1723-1729. doi : 10.1166 / jnn.2018.14215 . ISSN 1533-4880 . PMID 29448651 .
- ^ Genier, Francielli S .; Burdin, Cameron V .; Biria, Saeid; Hosein, Ian D. (28 de febrero de 2019). "Un electrolito de polímero sólido de iones de calcio novedoso basado en diacrilato de poli (etilenglicol) reticulado" . Revista de fuentes de energía . 414 : 302-307. Código bibliográfico : 2019JPS ... 414..302G . doi : 10.1016 / j.jpowsour.2019.01.017 . ISSN 0378-7753 .
- ^ Wang, Jiayue; Genier, Francielli S .; Li, Hansheng; Biria, Saeid; Hosein, Ian D. (12 de julio de 2019). "Un electrolito de polímero sólido de politetrahidrofurano reticulado para la conducción de iones de calcio" . Materiales poliméricos aplicados ACS . 1 (7): 1837–1844. doi : 10.1021 / acsapm.9b00371 . ISSN 2637-6105 .
- ^ Martínez-Cisneros, CS; Fernández, A .; Antonelli, C .; Levenfeld, B .; Varez, A .; Vezzù, K .; Di Noto, V .; Sánchez, J.-Y. (2020-09-01). "Abriendo la puerta a los electrolitos poliméricos libres de líquido para baterías de calcio" . Electrochimica Acta . 353 : 136525. doi : 10.1016 / j.electacta.2020.136525 . ISSN 0013-4686 .
- ^ Ford, Hunter O .; Cui, Chuanchuan; Schaefer, Jennifer L. (marzo de 2020). "Comparación de electrolitos de gel de polímero conductor de un solo ión para baterías de sodio, potasio y calcio: influencia de la química del polímero, identidad catiónica, densidad de carga y disolvente en la conductividad" . Baterías . 6 (1): 11. doi : 10.3390 / baterías6010011 .
- ^ Biria, Saeid; Pathreeker, Shreyas; Genier, Francielli S .; Chen, Fu-Hao; Li, Hansheng; Burdin, Cameron V .; Hosein, Ian D. (10 de junio de 2021). "Electrolitos de polímero en gel basados en diacrilato de polietilenglicol reticulado para la conducción de iones de calcio" . ACS Omega . doi : 10.1021 / acsomega.1c02312 . ISSN 2470-1343 .
- ^ Biria, Saeid; Pathreeker, Shreyas; Genier, Francielli S .; Hosein, Ian D. (12 de junio de 2020). "Un electrolito de gel líquido iónico altamente conductor y térmicamente estable para baterías de iones de calcio" . Materiales poliméricos aplicados ACS . 2 (6): 2111–2118. doi : 10.1021 / acsapm.9b01223 . ISSN 2637-6105 .
- ^ a b Cabello, Marta; Nacimiento, Francisco; González, José R .; Ortiz, Gregorio; Alcántara, Ricardo; Lavela, Pedro; Pérez-Vicente, Carlos; Tirado, José L. (1 de junio de 2016). "Avanzando hacia una verdadera batería de iones de calcio: material de electrodo positivo CaCo2O4" . Comunicaciones electroquímicas . 67 : 59–64. doi : 10.1016 / j.elecom.2016.03.016 . ISSN 1388-2481 .
- ^ Wang, Meng; Jiang, Chunlei; Zhang, Songquan; Song, Xiaohe; Tang, Yongbing; Cheng, Hui-Ming (junio de 2018). "La aleación de calcio reversible permite una práctica batería de iones de calcio recargable a temperatura ambiente con un alto voltaje de descarga" . Química de la naturaleza . 10 (6): 667–672. Código Bibliográfico : 2018NatCh..10..667W . doi : 10.1038 / s41557-018-0045-4 . ISSN 1755-4349 . PMID 29686378 . S2CID 19086248 .
- ^ Prabakar, SJ Richard; Ikhe, Amol Bhairuba; Park, Woon Bae; Chung, Kee-Choo; Park, Hwangseo; Kim, Ki-Jeong; Ahn, Docheon; Kwak, Joon Seop; Sohn, Kee-Sun; Pyo, Myoungho (2019). "El grafito como un ánodo de intercalación de Ca2 + de larga duración y su implementación para baterías de iones de calcio tipo mecedora" . Ciencia avanzada . 6 (24): 1902129. doi : 10.1002 / advs.201902129 . ISSN 2198-3844 . PMC 6918123 . PMID 31890464 .
- ^ Monti, Damien; Ponrouch, Alexandre; Araujo, Rafael B .; Barde, Fanny; Johansson, Patrik; Palacín, M. Rosa (20/02/2019). "Baterías multivalentes: perspectivas de alta densidad energética: baterías de Ca" . Fronteras de la química . 7 : 79. Código Bibliográfico : 2019FrCh .... 7 ... 79M . doi : 10.3389 / fchem.2019.00079 . ISSN 2296-2646 . PMC 6391315 . PMID 30842941 .
- ^ Ponrouch, A .; Tchitchekova, D .; Frontera, C .; Bardé, F .; Dompablo, ME Arroyo-de; Palacín, MR (1 de mayo de 2016). "Evaluación de ánodos basados en Si para baterías de iones de Ca: descalciación electroquímica de CaSi2" . Comunicaciones electroquímicas . 66 : 75–78. doi : 10.1016 / j.elecom.2016.03.004 . hdl : 10261/147984 . ISSN 1388-2481 .
- ^ Wang, Da; Gao, Xiangwen; Chen, Yuhui; Jin, Liyu; Kuss, Christian; Bruce, Peter G. (enero de 2018). "Revestimiento y decapado de calcio en un electrolito orgánico" . Materiales de la naturaleza . 17 (1): 16-20. Código Bibliográfico : 2018NatMa..17 ... 16W . doi : 10.1038 / nmat5036 . ISSN 1476-4660 . PMID 29180779 .
- ^ Hassanpour, Akbar; Farhami, Nabieh; Derakhshande, Maryam; Delir Kheirollahi Nezhad, Parvaneh; Ebadi, Abdolghaffar; Ebrahimiasl, Saeideh (1 de julio de 2021). "Baterías de iones de magnesio y calcio basadas en los materiales del ánodo de nanographene hexa-peri-hexabenzocoronene" . Comunicaciones de química inorgánica . 129 : 108656. doi : 10.1016 / j.inoche.2021.108656 . ISSN 1387-7003 .
- ^ Pathreeker, Shreyas; Reed, Seth; Chando, Paul; Hosein, Ian D. (1 de octubre de 2020). "Un estudio de la intercalación de iones de calcio en óxido de manganeso cálcico perovskita" . Revista de Química Electroanalítica . 874 : 114453. doi : 10.1016 / j.jelechem.2020.114453 . ISSN 1572-6657 .
- ^ Lee, Changhee; Jeong, Yun-Taek; Nogales, Paul Maldonado; Song, Hee-Youb; Kim, YangSoo; Yin, Ri-Zhu; Jeong, Soon-Ki (1 de enero de 2019). "Intercalación electroquímica de iones Ca2 + en TiS2 en electrolitos orgánicos a temperatura ambiente" . Comunicaciones electroquímicas . 98 : 115-118. doi : 10.1016 / j.elecom.2018.12.003 . ISSN 1388-2481 .
- ^ Tchitchekova, Deyana S .; Ponrouch, Alexandre; Verrelli, Roberta; Broux, Thibault; Frontera, Carlos; Sorrentino, Andrea; Bardé, Fanny; Biskup, Neven; Arroyo-de Dompablo, M. Elena; Palacín, M. Rosa (13 de febrero de 2018). "Intercalación electroquímica de calcio y magnesio en TiS 2: estudios fundamentales relacionados con aplicaciones de baterías multivalentes" . Química de Materiales . 30 (3): 847–856. doi : 10.1021 / acs.chemmater.7b04406 . ISSN 0897-4756 .
- ^ Padigi, Prasanna; Goncher, Gary; Evans, David; Solanki, Raj (1 de enero de 2015). "Hexacianoferrato de bario y potasio - un material de cátodo potencial para baterías de iones de calcio recargables" . Revista de fuentes de energía . 273 : 460–464. Código bibliográfico : 2015JPS ... 273..460P . doi : 10.1016 / j.jpowsour.2014.09.101 . ISSN 0378-7753 .
- ^ Tojo, Tomohiro; Sugiura, Yosuke; Inada, Ryoji; Sakurai, Yoji (20 de julio de 2016). "Baterías de iones de calcio reversibles usando un cátodo análogo azul de Prusia deshidratado" . Electrochimica Acta . 207 : 22-27. doi : 10.1016 / j.electacta.2016.04.159 . ISSN 0013-4686 .
- ^ Shiga, Tohru; Kondo, Hiroki; Kato, Yuichi; Inoue, Masae (17 de diciembre de 2015). "Inserción de iones de calcio en el análogo de azul de Prusia en soluciones no acuosas y su aplicación a una batería recargable con dos portadores" . El Diario de la Química Física C . 119 (50): 27946–27953. doi : 10.1021 / acs.jpcc.5b10245 . ISSN 1932-7447 .
- ^ Adil, Md; Sarkar, Ananta; Roy, Amlan; Panda, Manas Ranjan; Nagendra, Abharana; Mitra, Sagar (11 de marzo de 2020). "Práctica de celdas llenas de batería acuosa de iones de calcio para almacenamiento estacionario futuro" . Materiales e interfaces aplicados ACS . 12 (10): 11489-11503. doi : 10.1021 / acsami.9b20129 . ISSN 1944-8252 . PMID 32073827 .
- ^ Dompablo, ME Arroyo-de; Krich, C .; Nava-Avendaño, J .; Palacín, MR; Bardé, F. (20 de julio de 2016). "En busca de materiales de cátodo para baterías de iones de Ca: las perovskitas CaMO3 (M = Mo, Cr, Mn, Fe, Co y Ni)" . Física Química Física Química . 18 (29): 19966-19972. Código Bibliográfico : 2016PCCP ... 1819966A . doi : 10.1039 / C6CP03381D . hdl : 10261/147901 . ISSN 1463-9084 . PMID 27398629 .
- ^ Zhao, Zhongjuan; Yao, Jinpei; Sun, Baozhen; Zhong, Shuying; Lei, Xueling; Xu, Bo; Ouyang, Chuying (15 de noviembre de 2018). "Identificación de los primeros principios de la espinela CaCo2O4 como un material de cátodo prometedor para baterías de iones de Ca" . Iónicos de estado sólido . 326 : 145-149. doi : 10.1016 / j.ssi.2018.10.004 . ISSN 0167-2738 .
- ^ Liu, D .; Zhu, W .; Trottier, J .; Gagnon, C .; Barray, F .; Guerfi, A .; Mauger, A .; Groult, H .; Julien, CM; Goodenough, JB; Zaghib, K. (18 de noviembre de 2013). "Materiales de espinela para cátodos de alto voltaje en baterías Li-ion" . Avances RSC . 4 (1): 154-167. doi : 10.1039 / C3RA45706K . ISSN 2046-2069 .
- ^ Torres, A .; Luque, FJ; Tortajada, J .; Arroyo-de Dompablo, ME (4 de julio de 2019). "Análisis de minerales como materiales de electrodos para baterías recargables a base de Ca" . Informes científicos . 9 (1): 9644. Bibcode : 2019NatSR ... 9.9644T . doi : 10.1038 / s41598-019-46002-4 . ISSN 2045-2322 . PMC 6609692 . PMID 31273248 .
- ^ Juran, Taylor R .; Smeu, Manuel (1 de octubre de 2019). "Cátodo TiSe2 para más allá de las baterías de iones de litio" . Revista de fuentes de energía . 436 : 226813. Bibcode : 2019JPS ... 43626813J . doi : 10.1016 / j.jpowsour.2019.226813 . ISSN 0378-7753 .
- ^ Arroyo-de Dompablo, M. Elena; Ponrouch, Alexandre; Johansson, Patrik; Palacín, M. Rosa (22/07/2020). "Logros, desafíos y perspectivas de las baterías de calcio" . Revisiones químicas . 120 (14): 6331–6357. doi : 10.1021 / acs.chemrev.9b00339 . hdl : 10261/199754 . ISSN 0009-2665 . PMID 31661250 .
- ^ Véase, Kimberly A .; Gerbec, Jeffrey A .; Jun, Young-Si; Wudl, Fred; Stucky, Galen D .; Seshadri, Ram (agosto de 2013). "Una celda primaria de calcio de alta capacidad basada en el sistema Ca-S" . Materiales energéticos avanzados . 3 (8): 1056–1061. doi : 10.1002 / aenm.201300160 .
- ^ Yu, Xingwen; Boyer, Mathew J .; Hwang, Gyeong S .; Manthiram, Arumugam (2019). "Hacia una batería reversible de calcio y azufre con un enfoque de mediación de iones de litio" . Materiales energéticos avanzados . 9 (14): 1803794. doi : 10.1002 / aenm.201803794 . ISSN 1614-6840 . OSTI 1598280 .
- ^ Reinsberg, Philip; Bondue, Christoph J .; Baltruschat, Helmut (6 de octubre de 2016). "Baterías de calcio y oxígeno como una alternativa prometedora a las baterías de sodio y oxígeno" . El Diario de la Química Física C . 120 (39): 22179–22185. doi : 10.1021 / acs.jpcc.6b06674 . ISSN 1932-7447 .
- ^ Shiga, Tohru; Kato, Yuichi; Hase, Yoko (27 de junio de 2017). "Acoplamiento de radical nitroxilo como un catalizador de carga electroquímica y líquido iónico para el revestimiento / decapado de calcio hacia una batería recargable de calcio-oxígeno" . Diario de Química de los Materiales A . 5 (25): 13212-13219. doi : 10.1039 / C7TA03422A . ISSN 2050-7496 .
- ^ Gao, Xinpei; Liu, Xu; Mariani, Alessandro; Elia, Giuseppe Antonio; Lechner, Manuel; Streb, Carsten; Passerini, Stefano (13 de agosto de 2020). "Electrolitos líquidos iónicos funcionalizados con alcoxi: comprensión de la coordinación iónica de la especiación de iones de calcio para el diseño racional de electrolitos de calcio" . Ciencias de la energía y el medio ambiente . 13 (8): 2559-2569. doi : 10.1039 / D0EE00831A . ISSN 1754-5706 .
- ^ Black, Ashley P .; Torres, Arturo; Frontera, Carlos; Palacín, M. Rosa; Dompablo, M. Elena Arroyo-de (25/02/2020). "Valoración de ferritas cálcicas como cátodos para baterías de calcio recargables: DFT, síntesis, caracterización y electroquímica de Ca4Fe9O17" . Transacciones de Dalton . 49 (8): 2671–2679. doi : 10.1039 / C9DT04688G . ISSN 1477-9234 . PMID 32048697 .
- ^ Jie, Yulin; Tan, Yunshu; Li, Linmei; Han, Yehu; Xu, Shutao; Zhao, Zhenchao; Cao, Ruiguo; Ren, Xiaodi; Huang, Fanyang; Lei, Zhanwu; Tao, Guohua (2020). "La manipulación de solvatación de electrolitos permite baterías de metal-calcio a temperatura ambiente sin precedentes" . Angewandte Chemie International Edition . 59 (31): 12689–12693. doi : 10.1002 / anie.202002274 . ISSN 1521-3773 . PMID 32270534 .
- ^ Song, Huawei; Su, Jian; Wang, Chengxin (2021). "Interfases de electrolitos sólidos híbridos habilitados para baterías de Ca-Metal de vida ultralarga que funcionan a temperatura ambiente" . Materiales avanzados . 33 (2): 2006141. doi : 10.1002 / adma.202006141 . ISSN 1521-4095 . PMID 33215793 .
- ^ Tchitchekova, Deyana S .; Ponrouch, Alexandre; Verrelli, Roberta; Broux, Thibault; Frontera, Carlos; Sorrentino, Andrea; Bardé, Fanny; Biskup, Neven; Arroyo-de Dompablo, M. Elena; Palacín, M. Rosa (13 de febrero de 2018). "Intercalación electroquímica de calcio y magnesio en TiS2: estudios fundamentales relacionados con aplicaciones de baterías multivalentes" . Química de Materiales . 30 (3): 847–856. doi : 10.1021 / acs.chemmater.7b04406 . ISSN 0897-4756 .
- ^ Li, Zhenyou; Vinayan, Bhaghavathi Parambath; Diemant, Thomas; Behm, Rolf Jürgen; Fichtner, Maximiliano; Zhao ‐ Karger, Zhirong (2020). "Baterías recargables de calcio y azufre habilitadas por un electrolito a base de borato eficiente" . Pequeño . 16 (39): 2001806. doi : 10.1002 / smll.202001806 . ISSN 1613-6829 . PMID 32812367 .
- ^ Palacin, M .; Black, Ashley; Tchitchekova, Deyana S .; Johansson, Patrik; Araujo, Rafael B .; Aren, Fabián; Dompablo, Elena Arroyo-de; Torres, Arturo; Tortajada, José; Luque, Javier; Wuersig, Andreas (23 de noviembre de 2020). "Abordar el desarrollo de baterías de calcio recargables: el proyecto CARBAT" . Resúmenes de reuniones de ECS . MA2020-02 (2): 449. doi : 10.1149 / MA2020-022449mtgabs . ISSN 2151-2043 .
- ^ Pu, Shengda D .; Gong, Chen; Gao, Xiangwen; Ning, Ziyang; Yang, Sixie; Marie, John-Joseph; Liu, Boyang; House, Robert A .; Hartley, Gareth O .; Luo, Jun; Bruce, Peter G. (10 de julio de 2020). "Galvanoplastia dependiente de la densidad de corriente en electrolitos de Ca: de glóbulos a dendritas" . Letras de energía ACS . 5 (7): 2283–2290. doi : 10.1021 / acsenergylett.0c01153 .