Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Batería de calcio

Las baterías de calcio (iónicas) son tecnologías de almacenamiento y suministro de energía (es decir, almacenamiento electroquímico de energía ) que emplean iones de calcio (cat...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Las baterías de calcio (iónicas) son tecnologías de almacenamiento y suministro de energía (es decir, almacenamiento electroquímico de energía ) que emplean iones de calcio (cationes), Ca²⁺ , como portadores de carga activos . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Las baterías de calcio (iónicas) 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 ] Las baterías de calcio están emergiendo rápidamente como una alternativa reconocida a la tecnología de iones de litio debido a su rendimiento similar, su abundancia significativamente mayor y su menor coste. [ 7 ] [ 8 ]

Historia

Las baterías de calcio datan de la década de 1960 y se utilizaron como baterías térmicas para aplicaciones militares y espaciales. [ 9 ] El primer ejemplo de una celda electroquímica fueCalifornia//SOCl2{\displaystyle {\ce {Ca//SOCl2}}}como celda primaria. [ 10 ] Los primeros exámenes de los anfitriones de intercalación de Ca 2+ propusieron óxidos y sulfuros de metales de transición . [ 11 ] El estudio de las baterías de calcio, así como la electroquímica del calcio, continuó. La investigación se expandió debido a los avances en la actividad redox efectiva del metal Ca, particularmente a temperatura ambiente, lo que había sido un desafío de larga data.

Comparación

Propiedades del material

El calcio metálico ofrece una alta conductividad y un punto de fusión elevado (842  °C) en comparación con otros metales. Su mayor punto de fusión lo hace intrínsecamente más seguro para las baterías. Además, el calcio es inocuo para el medio ambiente, lo que reduce las preocupaciones sobre su toxicidad.

Recursos y suministro

Las baterías de calcio son una de las muchas candidatas para reemplazar la tecnología de baterías de iones de litio . Es una batería multivalente . Las ventajas clave son menor costo, abundancia en la Tierra (41.500 ppm), mayor densidad de energía , alta capacidad y alto voltaje de celda, [ 12 ] y potencialmente mayor densidad de potencia . 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). [ 13 ] Estados Unidos es el mayor productor (por producción anual) de calcio (principalmente piedra caliza ). Otros productores importantes incluyen Rusia y China.

Electroquímica

Es posible que las baterías de calcio tengan voltajes de celda más altos que las de magnesio debido al potencial de reducción estándar 0,5 V menor de las primeras. Los iones Ca²⁺ tienen el potencial de presentar una cinética de reacción más rápida que el magnesio (Mg²⁺ ) debido a sus propiedades menos polarizantes y a su menor densidad de carga tanto en el electrolito como en un cátodo de intercalación .

Capacidad y densidad energética

Los ánodos de calcio metálico tienen un estado de oxidación 2 + que podría proporcionar una mayor densidad de energía que los sistemas monovalentes (es decir, Li + y Na +). El calcio tiene un potencial de reducción estándar de 2,9 V, solo 0,17 V mayor que el del litio metálico. Un ánodo de calcio metálico ofrece capacidades volumétricas y gravimétricas más altas (2072 mAh/mL y 1337 mAh/g, respectivamente) que los ánodos de grafito comerciales en baterías de iones de litio (300–430 mAh/mL y 372 mAh/g). [ 14 ] Una batería de calcio-azufre (CaS) tiene densidades de energía teóricas de 3202 Wh/L y 1835 Wh/kg, frente a 2800 Wh/L para Li/S.

Comparación con otros sistemas de baterías

Las baterías de calcio ofrecen un rendimiento, seguridad y sostenibilidad prometedores en comparación con otras tecnologías de baterías comunes, como las de litio, sodio, magnesio, aluminio, potasio y zinc. Entre las ventajas específicas del calcio se incluyen una mayor densidad energética, mayor seguridad, mayor abundancia y estabilidad, lo que refuerza su potencial como la opción principal para futuras aplicaciones de baterías.

Componentes

Esquema de una batería de metal de calcio que consta de un ánodo de metal de calcio, un electrolito (generalmente líquido) y un cátodo de intercalación, orgánico o de azufre.

Aún no se ha comercializado ninguna batería de calcio. Los esfuerzos se centran en el desarrollo de materiales eficaces para el ánodo y el cátodo , así como en electrolitos estables. Se ha puesto especial énfasis en lograr una electroquímica fiable con un ánodo de calcio metálico puro, buscando altos voltajes de operación, capacidades y densidades de energía. Sin embargo, los ánodos a base de carbono y óxido metálico, si bien presentan parámetros de rendimiento inferiores, también son fiables. La investigación sobre el cátodo se ha centrado en una alta cinética de migración de Ca²⁺ , una alta capacidad y altos voltajes de operación.

Electrolitos

Componente de sal de calcio

Las sales exploradas 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 de Ca simples es imposible a temperatura ambiente. Una sal de Ca que usa un anión tetra-hexafluoroisopropoxi borato voluminoso y de baja coordinación [Ca(B(Ohfip) 4 ) 2 ] fue examinada independientemente por tres grupos de investigación. Se demostró que era activa para la deposición de Ca a temperatura ambiente con una eficiencia coulómbica de hasta el 80% y una estabilidad anódica de hasta 4,1 V vs Ca. 15 ] [ 16 ] [ 17 ] El electrolito [Ca(B(Ohfip) 4 ) 2 ] sigue siendo el electrolito más activo, pero está muy por debajo del estándar para aplicaciones prácticas.

Líquido

Se han examinado varios sistemas electrolíticos. Muchos candidatos muestran baja estabilidad electroquímica. Las reacciones redox en el metal calcio en varios electrolitos orgánicos evitan la deposición de Ca mediante el uso de (Ca(ClO 4 ) 2 ) y Ca(BF 4 ) 2 en disolventes orgánicos. [ 18 ] Se han examinado el agua [ 19 ] y el carbonato de alquilo, [ 20 ] [ 21 ] líquidos iónicos , [ 22 ] electrolitos de cationes mixtos con Li/Ca y Na/Ca (BH 4 − y anión PF 6 − ), y K/Ca ( anión PF 6 − ). [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Se realizaron estudios de solvatación de sales de diferentes disolventes. [ 26 ] Los estudios teóricos sobre sales y disolventes apróticos muestran propiedades de solvatación/desolvatación favorables. [ 27 ] [ 28 ]

Polímero

Los electrolitos poliméricos se han examinado como una forma de combinar las funciones de separador de batería y electrolito. Una de las primeras muestras de un electrolito polimérico fue PVA/PVP complejizado con CaCl 2 . [ 29 ] Estudios posteriores demostraron electrolitos poliméricos hechos de poli(etilenglicol) diacrilato (PEDGA) [ 30 ] y politetrahidrofurano (PTHF) [ 31 ] ambos con nitrato de calcio (Ca(NO 3 ) 2 ), óxido de polietileno , [ 32 ] polímeros conductores de iones únicos basados ​​en esqueletos de PEG y PTHF y aniones TFSI, [ 33 ] electrolitos poliméricos en gel basados ​​en PEDGA, polivinilimidazol , [ 34 ] electrolitos en gel de PVDF, [ 35 ] utilizando disolventes como carbonatos de alquilo y líquidos iónicos. [ 36 ] [ 37 ] Más recientemente, un electrolito de poli(vinilimidazol) demostró una de las conductividades más altas para Ca 2+ hasta la fecha. [ 38 ]

Sólido

Se han propuesto electrolitos sólidos (es decir, cerámicas), pero los estudios siguen siendo teóricos.

Electrodos de referencia

Los electrodos de referencia adecuados son cruciales para realizar estudios electroquímicos precisos y comparables, así como para obtener métricas de rendimiento de diversos sistemas de ánodo y cátodo. El uso de calcio metálico como electrodo de referencia presenta dificultades debido a su inestabilidad, problemas de pasivación y deriva de voltaje. Entre las alternativas se incluyen electrodos de Cl/Cl + , carbón activado y Ag2S . [ 39 ]

Un estudio introdujo un electrodo de referencia de sulfuro de plata(I) (Ag₂S ) para la investigación de baterías de iones de calcio, basado en un alambre de plata recubierto con cristales de sulfuro de plata(I). Se determinó que el potencial de reducción estándar de Ag₂S con respecto al electrodo estándar de hidrógeno varía de -0,291 a -0,477 V, con un comportamiento de deriva de voltaje lineal con pendientes entre -0,28 y -2,45 mV/h.

Ánodos

Los ánodos de calcio se han centrado en el uso de ánodos metálicos, óxidos metálicos, carbono y metales/semiconductores como compuestos de aleación.

Los ejemplos incluyen óxido de vanadio (V₂O₅ ), [40 ] aleación de cobre - calcio , [41] MgV₂O₅, grafito, [42 ] calcio metálico , [ 12 ] y ánodos de silicio . [ 43 ] Trabajos recientes sobre el recubrimiento/disolución de calcio se realizaron en soluciones de carbonato de etileno / carbonato de propileno (EC/PC) a temperaturas elevadas. [ 21 ] Los ánodos de calcio metálico mostraron un recubrimiento práctico a temperatura ambiente en electrolitos como el tetrahidrofurano (THF) y una mezcla binaria de carbonato de etileno y carbonato de propileno (EC/PC). [ 44 ] [ 20 ] Las baterías acuosas han utilizado vanadato de calcio. [ 19 ] Se han considerado materiales similares al grafeno, como el nanografeno hexa-peri-hexabenzocoroneno. [ 45 ]

cátodos

El trabajo sobre cátodos de calcio se centró en la investigación experimental y teórica de los compuestos de intercalación , así como del azufre como cátodo de conversión.

Se han logrado avances significativos en el uso de materiales de intercalación generalmente eficaces, así como de cerámicas con estructuras cristalinas que ofrecen bajas barreras energéticas para la migración de iones Ca²⁺ a través de la red cristalina. La divalencia del calcio y su gran radio iónico requieren materiales de intercalación con estructuras cristalinas relativamente abiertas y una polarización cristalina más suave para una mejor cinética de difusión. Los materiales laminares, en los que el Ca²⁺ se transporta a través del espacio de van der Waals , constituyen otra estrategia para facilitar una difusión más rápida.

Los óxidos y sulfuros de calcio metálico son áreas de estudio. Los candidatos incluyen óxido de calcio y manganeso, [ 46 ] óxido de calcio y cobalto [ 40 ] y disulfuro de titanio , [ 47 ] [ 48 ] hexacianoferratos , [ 49 ] [ 50 ] o baterías de doble portador, [ 51 ] y baterías acuosas. [ 52 ] El trabajo teórico examinó el potencial de cátodos de diferentes estructuras cristalinas como perovskita (CaMO 3 ), [ 53 ] espinela (CaM 2 O 4 , [ 54 ] [ 55 ] espinela post-espinela (CaM 2 O 4 ), [ 56 ] otros compuestos de calcio que ocurren naturalmente, [ 57 ] seleniuros metálicos como TiSe 2 , [ 58 ] y otras fases de óxido de lantánido de calcio.

También se han analizado las barreras energéticas para la migración. [ 4 ]

Calcio-azufre

Se examinó una batería primaria de Ca-S. [ 59 ] Se estudiaron baterías de Ca-S que utilizan Li como mediador para hacerla reversible. [ 60 ] El descubrimiento de electrolitos confiables para la deposición/disolución de calcio metálico ha ayudado a lograr un ciclo estable de baterías Ca//S; sin embargo, la disolución de polisulfuros sigue siendo un problema.

Calcio-aire

Se examinó una batería de calcio-aire (Ca-O₂ ) . [ 61 ] [ 62 ] A diferencia de las baterías de Li-O₂ , en las que el litio puede formar un superóxido que experimenta fácilmente actividad redox, el calcio se oxida solo al óxido de calcio (CaO), químicamente estable; por lo tanto, se requieren sistemas catalíticos adecuados para la reducción de CaO durante la carga de la batería. El recubrimiento y la disolución confiables en el ánodo de Ca también son fundamentales.

En 2024, un equipo desarrolló una batería de calcio-oxígeno (Ca-O₂ ) recargable durante 700 ciclos a temperatura ambiente. Esta batería utilizaba una reacción redox de dos electrones altamente reversible, que formaba peróxido de calcio (CaO₂ ) como producto de descarga. Un electrolito duradero a base de líquido iónico facilitaba la deposición y disolución de Ca en el ánodo de metal Ca y mejoraba la reacción redox CaO₂ / O₂ en el cátodo de aire. La batería de Ca-O₂ era estable en el aire y podía transformarse en fibras flexibles. Estas fibras podrían tejerse para formar baterías textiles para sistemas portátiles de próxima generación. [ 63 ]

Calcio-cloro

Un estudio presentó una batería recargable de Ca/Cl₂ que utiliza una reacción redox catódica reversible entre CaCl₂ y Cl₂ , facilitada por difluoro(oxalato)borato de litio como mediador electrolítico. La batería de Ca/Cl₂ alcanzó voltajes de descarga de 3 V, una capacidad específica de 1000 mAh· g⁻¹ y una capacidad de velocidad de 500 mA· g⁻¹ . También demuestra una excelente retención de capacidad (96,5 % después de 30 días) y capacidad a bajas temperaturas (hasta 0  °C). [ 64 ]

Actuación

Hasta el momento se han examinado varias baterías de metal de calcio con diferentes cátodos:

Las tasas de carga (C-rates) varían de 0,2 a >5 C. Las capacidades varían de 50 a 250 mAh/g, con voltajes de funcionamiento entre 1 y 4 V. Las densidades de corriente se encuentran en el rango de 20 a 500 mA/g, y las densidades de energía son de aproximadamente 250 Wh/kg.

Aplicaciones

Debido a su mayor peso potencial, las baterías de calcio se han propuesto para su uso en aplicaciones estacionarias, como el almacenamiento en la red eléctrica.

Investigación

Varios grupos se dedican a las baterías recargables de calcio de grado comercial. Entre ellos se incluyen:

  • CARBAT (Europa) Archivado el 15/06/2021 en Wayback Machine
  • Centro de Excelencia de Syracuse (EE. UU.)
  • Centro Conjunto de Investigación sobre Almacenamiento de Energía (EE. UU.) .

Desafíos

Las baterías de calcio muestran una disminución de la capacidad y menores densidades de energía que las baterías de litio metálico. [ 68 ] La interfaz de electrolito sólido (SEI) muestra una migración lenta de iones Ca 2+ . El metal Ca experimenta un crecimiento dendrítico a altas tasas de corriente. [ 69 ] La forma de los depósitos de calcio es crítica para el funcionamiento a largo plazo de la batería. Las baterías de calcio que proporcionan densidades de energía comparables a las baterías de iones de litio y litio metálico existentes requieren un ánodo de metal Ca puro. El calcio es un metal significativamente más duro que el litio, lo que complica la fabricación de láminas de calcio.

Las sales de calcio generalmente presentan una fuerte coordinación entre el Ca²⁺ y el anión, lo que requiere disolventes con alta capacidad de coordinación, como los carbonatos, para producir electrolitos con suficiente solubilidad de la sal. Esto resulta en una cinética lenta. Las sales con menor capacidad de coordinación permiten el uso de disolventes con menor capacidad de coordinación, lo que se traduce en una cinética significativamente mayor. [ 15 ] [ 16 ]

Los anfitriones de intercalación requieren estructuras abiertas y vías de migración simples para el transporte de iones. [ 56 ]

Referencias

  1. ↑ Hosein ID (2021-04-09). "La promesa de las baterías de calcio: perspectivas abiertas y comparaciones justas" . ACS Energy Letters . 6 (4): 1560– 1565. Bibcode : 2021ACSEL...6.1560H . doi : 10.1021/acsenergylett.1c00593 .
  2. ^ Nielson KV, Liu TL (febrero de 2020). "Amanecer de las baterías de calcio". Angewandte Chemie . 59 (9): 3368– 3370. Código bibliográfico : 2020ACIE...59.3368N . doi : 10.1002/anie.201913465 . PMID 31961466 . S2CID 210842839 .  
  3. ↑ Una animación de divulgación científica en YouTube que explica las baterías de calcio, un producto del proyecto H2020 CARBAT (FET-Open) , 11 de abril de 2019 , consultado el 13 de junio de 2021.
  4. 1 2 Arroyo-de Dompablo ME, Ponrouch A, Johansson P, Palacín MR (julio de 2020). "Logros, desafíos y perspectivas de las baterías de calcio" . Chemical Reviews . 120 (14): 6331– 6357. doi : 10.1021/acs.chemrev.9b00339 . hdl : 10261/199754 . PMID 31661250 . 
  5. ^ Stievano L, de Meatza I, Bitenc J, Cavallo C, Brutti S, Navarra MA (15 de enero de 2021). "Baterías de calcio emergentes" . Revista de fuentes de energía . 482 228875. Código Bib : 2021JPS...48228875S . doi : 10.1016/j.jpowsour.2020.228875 . hdl : 11573/1471479 . ISSN 0378-7753 . 
  6. ↑ Ji B, He H, Yao W, Tang Y (enero de 2021). "Avances recientes y perspectivas sobre el almacenamiento de iones de calcio: materiales y dispositivos clave". Advanced Materials . 33 (2) e2005501. Bibcode : 2021AdM....3305501J . doi : 10.1002/adma.202005501 . PMID 33251702. S2CID 227237159 .  
  7. ↑ "Por qué algunos investigadores creen que el calcio es el futuro de las baterías" . Chemical & Engineering News . Consultado el 11 de junio de 2024 .
  8. 1 2 Hosein, Ian D. (15 de mayo de 2024). "Por qué las baterías de calcio ganarán" . Medium . Recuperado el 11 de junio de 2024 .
  9. ↑ Selis SM, Wondowski JP, Justus RF (1964-01-01). "Un sistema de batería térmica de alta velocidad y alta energía". Journal of the Electrochemical Society . 111 (1): 6. Bibcode : 1964JElS..111....6S . doi : 10.1149/1.2426065 . ISSN 1945-7111 . 
  10. ↑ Staniewicz RJ (1980-04-01). "Un estudio del sistema electroquímico de cloruro de calcio-tionilo" . Journal of the Electrochemical Society . 127 (4): 782– 789. Bibcode : 1980JElS..127..782S . doi : 10.1149/1.2129758 . ISSN 1945-7111 . 
  11. ↑ Whittingham MS (1978-01-01). "Química de los compuestos de intercalación: huéspedes metálicos en anfitriones de calcogenuros". Progress in Solid State Chemistry . 12 (1): 41– 99. doi : 10.1016/0079-6786(78)90003-1 . ISSN 0079-6786 . 
  12. 1 2 Monti D, Ponrouch A, Araujo RB, Barde F, Johansson P, Palacín MR (2019). "Baterías multivalentes: perspectivas para una alta densidad energética: baterías de Ca" . Frontiers in Chemistry . 7 79. Bibcode : 2019FrCh....7...79M . doi : 10.3389/fchem.2019.00079 . PMC 6391315. PMID 30842941 .  
  13. ↑ Greenwood NN (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Boston, Mass.: Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-7506-3365-9.
  14. ↑ Muldoon J, Bucur CB, Gregory T (diciembre de 2014). "Búsqueda de baterías secundarias multivalentes no acuosas: magnesio y más allá". Chemical Reviews . 114 (23): 11683– 11720. doi : 10.1021/cr500049y . PMID 25343313 . 
  15. 1 2 Shyamsunder A, Blanc LE, Assoud A, Nazar LF (2019-09-13). "Reversible Calcium Plating and Stripping at Room Temperature Using a Borate Salt". ACS Energy Letters . 4 (9): 2271– 2276. Bibcode : 2019ACSEL...4.2271S . doi : 10.1021/acsenergylett.9b01550 . ISSN 2380-8195 . S2CID 202079165 .  
  16. 1 2 Li Z, Fuhr O, Fichtner M, Zhao-Karger Z (2019-12-04). "Hacia electrolitos estables y eficientes para baterías recargables de calcio a temperatura ambiente" . Energy & Environmental Science . 12 (12): 3496– 3501. Bibcode : 2019EnEnS..12.3496L . doi : 10.1039/C9EE01699F . ISSN 1754-5706 . 
  17. ↑ Nielson KV, Luo J, Liu TL (2020). "Optimización de electrolitos de calcio mediante manipulación de disolventes para baterías de calcio". Batteries & Supercaps . 3 (8): 766– 772. doi : 10.1002/batt.202000005 . S2CID 216329867 . 
  18. ↑ Aurbach D, Skaletsky R, Gofer Y (1991-12-01). "El comportamiento electroquímico de los electrodos de calcio en algunos electrolitos orgánicos". Journal of the Electrochemical Society . 138 (12): 3536– 3545. Bibcode : 1991JElS..138.3536A . doi : 10.1149/1.2085455 . ISSN 0013-4651 . 
  19. 1 2 Liu L, Wu YC, Rozier P, Taberna PL, Simon P (2019). "Síntesis ultrarrápida de vanadato de calcio para una batería acuosa de iones de calcio superior" . Investigación . 2019 6585686. Bibcode : 2019Resea201985686L . doi : 10.34133/2019/6585686 . PMC 6944483. PMID 31912041 .  
  20. 1 2 Biria S, Pathreeker S, Li H, Hosein ID (2019-11-25). "Plating and Stripping of Calcium in an Alkyl Carbonate Electrolyte at Room Temperature". ACS Applied Energy Materials . 2 (11): 7738– 7743. Bibcode : 2019ACSAE...2.7738B . doi : 10.1021/acsaem.9b01670 . ISSN 2574-0962 . S2CID 208759289 .  
  21. 1 2 Ponrouch A, Frontera C, Bardé F, Palacín MR (febrero de 2016). "Hacia una batería recargable basada en calcio". Nature Materials . 15 (2): 169– 172. Bibcode : 2016NatMa..15..169P . doi : 10.1038/nmat4462 . hdl : 10261/148078 . PMID 26501412 . 
  22. ↑ Biria S, Pathreeker S, Genier FS, Li H, Hosein ID (23-03-2020). "Deposición y disolución de calcio a temperatura ambiente en un electrolito de líquido iónico". ACS Applied Energy Materials . 3 (3): 2310– 2314. Bibcode : 2020ACSAE...3.2310B . doi : 10.1021/acsaem.9b02529 . ISSN 2574-0962 . S2CID 214030347 .  
  23. 1 2 Jie Y, Tan Y, Li L, Han Y, Xu S, Zhao Z, et al. (julio de 2020). "La manipulación de la solvatación de electrolitos permite baterías de calcio-metal sin precedentes a temperatura ambiente". Angewandte Chemie . 59 (31): 12689– 12693. doi : 10.1002/anie.202002274 . PMID 32270534 . S2CID 215602284 .   
  24. 1 2 Song H, Su J, Wang C (enero de 2021). "Interfases de electrolito sólido híbrido que permiten baterías de Ca-metal de vida ultralarga que funcionan a temperatura ambiente". Advanced Materials . 33 (2) e2006141. Bibcode : 2021AdM....3306141S . doi : 10.1002/adma.202006141 . PMID 33215793 . S2CID 227078025 .  
  25. ↑ Chando, Paul Alexis; Shellhamer, Jacob Matthew; Wall, Elizabeth; He, Wenlin; Hosein, Ian Dean (2023-04-10). "Deposición y disolución de calcio metálico en electrolito de hexafluorofosfato de potasio hacia una interfase de electrolito sólido híbrido estable" . ACS Applied Energy Materials . 6 (7): 3924– 3932. Bibcode : 2023ACSAE...6.3924C . doi : 10.1021 / acsaem.3c00098 . ISSN 2574-0962 . PMC 10091900. PMID 37064409 .   
  26. ↑ Forero-Saboya JD, Marchante E, Araujo RB, Monti D, Johansson P, Ponrouch A (diciembre de 2019). " Solvatación catiónica y propiedades fisicoquímicas de electrolitos de baterías de Ca" . The Journal of Physical Chemistry C. 123 ( 49): 29524–29532 . doi : 10.1021/acs.jpcc.9b07308 . PMC 6961307. PMID 31956392 .  
  27. ↑ Shakourian-Fard M, Kamath G, Taimoory SM, Trant JF (2019-07-05). "Baterías de iones de calcio: identificación de electrolitos ideales para el almacenamiento de energía de próxima generación mediante análisis computacional" . The Journal of Physical Chemistry C. 123 ( 26): 15885– 15896. doi : 10.1021/acs.jpcc.9b01655 . ISSN 1932-7447 . S2CID 197216442 .  
  28. ↑ Araujo RB, Thangavel V, Johansson P (2021-08-01). "Hacia nuevos electrolitos de baterías de calcio mediante un cribado computacional eficiente" . Energy Storage Materials . 39 : 89–95 . Bibcode : 2021EneSM..39...89A . doi : 10.1016/j.ensm.2021.04.015 . ISSN 2405-8297 . S2CID 234810587 .  
  29. ↑ Vanitha D, Bahadur SA, Nallamuthu N, Shunmuganarayanan A, Manikandan A (marzo de 2018). "Estudios sobre mezclas de polímeros conductores: síntesis y caracterización de PVA/PVP dopado con CaCl₂". Journal of Nanoscience and Nanotechnology . 18 (3): 1723– 1729. doi : 10.1166/jnn.2018.14215 . PMID 29448651 . 
  30. ↑ Genier FS, Burdin CV, Biria S, Hosein ID (2019-02-28). "Un nuevo electrolito polimérico sólido de iones de calcio basado en diacrilato de poli(etilenglicol) reticulado" . Journal of Power Sources . 414 : 302–307 . Bibcode : 2019JPS...414..302G . doi : 10.1016/j.jpowsour.2019.01.017 . ISSN 0378-7753 . S2CID 104435180 .  
  31. ↑ Wang J, Genier FS, Li H, Biria S, Hosein ID (2019-07-12). "Un electrolito polimérico sólido de politetrahidrofurano reticulado para la conducción de iones de calcio". ACS Applied Polymer Materials . 1 (7): 1837– 1844. Bibcode : 2019AAPM....1.1837W . doi : 10.1021/acsapm.9b00371 . ISSN 2637-6105 . S2CID 104749306 .  
  32. ^ Martínez-Cisneros CS, Fernández A, Antonelli C, Levenfeld B, Varez A, Vezzù K, Di Noto V, Sanchez JY (01 de septiembre de 2020). "Abriendo la puerta a electrolitos poliméricos sin líquido para baterías de calcio" . Acta electroquímica . 353 136525. doi : 10.1016/j.electacta.2020.136525 . hdl : 10016/31257 . ISSN 0013-4686 . S2CID 219746567 .  
  33. ↑ Ford HO, Cui C, Schaefer JL (marzo de 2020). "Comparación de electrolitos de gel de polímero conductor de iones únicos para baterías de sodio, potasio y calcio: influencia de la química del polímero, la identidad del catión, la densidad de carga y el disolvente en la conductividad" . Batteries . 6 (1): 11. doi : 10.3390/batteries6010011 .
  34. ↑ Pathreeker, Shreyas; Hosein, Ian D. (2022-10-14). "Electrolitos poliméricos a base de vinilimidazol con conductividad superior y un rendimiento electroquímico prometedor para baterías de calcio" . ACS Applied Polymer Materials . 4 (10): 6803– 6811. Bibcode : 2022AAPM....4.6803P . doi : 10.1021/acsapm.2c01140 . ISSN 2637-6105 . PMC 9578112. PMID 36277173 .   
  35. ↑ Fluker, Edward C.; Pathreeker, Shreyas; Hosein, Ian D. (2023-08-24). "Electrolitos poliméricos en gel a base de fluoruro de polivinilideno para la conducción de iones de calcio: un estudio de la influencia de la concentración de sal y la temperatura de secado en el entorno de coordinación y la conductividad iónica" . The Journal of Physical Chemistry C. 127 ( 33): 16579– 16587. doi : 10.1021/acs.jpcc.3c02342 . ISSN 1932-7447 . PMC 10461727. PMID 37646008 .   
  36. ↑ Biria S, Pathreeker S, Genier FS, Chen FH, Li H, Burdin CV, Hosein ID (julio de 2021). "Electrolitos poliméricos en gel basados ​​en diacrilato de poli(etilenglicol) reticulado para la conducción de iones de calcio" . ACS Omega . 6 (26): 17095– 17102. doi : 10.1021/acsomega.1c02312 . PMC 8264931. PMID 34250366 .  
  37. ↑ Biria S, Pathreeker S, Genier FS, Hosein ID (2020-06-12). "Un electrolito de gel de líquido iónico altamente conductor y térmicamente estable para baterías de iones de calcio". ACS Applied Polymer Materials . 2 (6): 2111– 2118. Bibcode : 2020AAPM....2.2111B . doi : 10.1021/acsapm.9b01223 . ISSN 2637-6105 . S2CID 219098278 .  
  38. ↑ Pathreeker S, Hosein ID (octubre de 2022). "Electrolitos poliméricos a base de vinilimidazol con conductividad superior y un rendimiento electroquímico prometedor para baterías de calcio" . ACS Applied Polymer Materials . 4 (10): 6803– 6811. Bibcode : 2022AAPM....4.6803P . doi : 10.1021/acsapm.2c01140 . PMC 9578112. PMID 36277173 .  
  39. ↑ Shellhamer, Jacob Matthew; Chando, Paul Alexis; Pathreeker, Shreyas; Wang, Xinlu; Hosein, Ian Dean (12 de octubre de 2023). "Revelando el potencial del electrodo de referencia Ag2S: potenciando las reacciones electroquímicas del calcio" . The Journal of Physical Chemistry C. 127 ( 40): 19900–19905 . doi : 10.1021/acs.jpcc.3c04580 . ISSN 1932-7447 . 
  40. ^ Cabello M, Nacimiento F, González JR, Ortiz G, Alcántara R, Lavela P, Pérez-Vicente C, Tirado JL (1 de junio de 2016) . "Avanzando hacia una auténtica batería de iones de calcio: material de electrodo positivo CaCo2O4". Comunicaciones de Electroquímica . 67 : 59– 64. doi : 10.1016/j.elecom.2016.03.016 . ISSN 1388-2481 . 
  41. ↑ Wang M, Jiang C, Zhang S, Song X, Tang Y, Cheng HM (junio de 2018). "La aleación reversible de calcio permite una batería recargable de iones de calcio práctica a temperatura ambiente con un alto voltaje de descarga". Nature Chemistry . 10 (6): 667– 672. Bibcode : 2018NatCh..10..667W . doi : 10.1038/s41557-018-0045-4 . PMID 29686378. S2CID 19086248 .  
  42. ↑ Richard Prabakar SJ, Ikhe AB, Park WB, Chung KC, Park H, Kim KJ, et al. (diciembre de 2019). "Grafito como ánodo de intercalación de Ca 2+ de larga duración y su implementación para baterías de iones de calcio tipo mecedora" . Advanced Science . 6 (24) 1902129. doi : 10.1002/advs.201902129 . PMC 6918123. PMID 31890464 .   
  43. ↑ Ponrouch A, Tchitchekova D, Frontera C, Bardé F, Arroyo-de Dompablo ME, Palacín MR (2016-05-01). "Evaluación de ánodos basados ​​en Si para baterías de iones de calcio: descalcificación electroquímica de CaSi2". Electrochemistry Communications . 66 : 75– 78. doi : 10.1016/j.elecom.2016.03.004 . hdl : 10261/147984 . ISSN 1388-2481 . 
  44. ↑ Wang D, Gao X, Chen Y, Jin L, Kuss C, Bruce PG (enero de 2018). "Deposición y disolución de calcio en un electrolito orgánico" . Nature Materials . 17 (1): 16–20 . Bibcode : 2018NatMa..17...16W . doi : 10.1038/nmat5036 . PMID 29180779. S2CID 103355612 .  
  45. ↑ Hassanpour A, Farhami N, Derakhshande M, Nezhad PD, Ebadi A, Ebrahimiasl S (2021-07-01). "Baterías de iones de magnesio y calcio basadas en materiales de ánodo de nanografeno hexa-peri-hexabenzocoroneno". Inorganic Chemistry Communications . 129 108656. doi : 10.1016/j.inoche.2021.108656 . ISSN 1387-7003 . S2CID 235542961 .  
  46. ↑ Pathreeker S, Reed S, Chando P, Hosein ID (octubre de 2020). "Un estudio de la intercalación de iones de calcio en óxido de manganeso de calcio de perovskita". Journal of Electroanalytical Chemistry . 874 114453. doi : 10.1016/j.jelechem.2020.114453 . ISSN 1572-6657 . S2CID 225409592 .  
  47. ↑ Lee C, Jeong YT, Nogales PM, Song HY, Kim Y, Yin RZ, Jeong SK (enero de 2019). "Intercalación electroquímica de iones Ca2+ en TiS2 en electrolitos orgánicos a temperatura ambiente" . Electrochemistry Communications . 98 : 115–118 . doi : 10.1016/j.elecom.2018.12.003 . ISSN 1388-2481 . 
  48. 1 2 Tchitchekova DS, Ponrouch A, Verrelli R, Broux T, Frontera C, Sorrentino A, et al. (febrero de 2018). "Intercalación electroquímica de calcio y magnesio en TiS 2: estudios fundamentales relacionados con aplicaciones en baterías multivalentes". Química de materiales . 30 (3): 847– 856. doi : 10.1021/acs.chemmater.7b04406 . hdl : 10261/344249 . ISSN 0897-4756 .  
  49. ↑ Padigi P, Goncher G, Evans D, Solanki R (enero de 2015). "Hexacianoferrato de potasio y bario: un material catódico potencial para baterías recargables de iones de calcio". Journal of Power Sources . 273 : 460–464 . Bibcode : 2015JPS...273..460P . doi : 10.1016/j.jpowsour.2014.09.101 . ISSN 0378-7753 . 
  50. ^ Tojo T, Sugiura Y, Inada R, Sakurai Y (20 de julio de 2016). "Baterías de iones de calcio reversibles que utilizan un cátodo analógico de azul de Prusia deshidratado". Acta electroquímica . 207 : 22– 27. doi : 10.1016/j.electacta.2016.04.159 . ISSN 0013-4686 . 
  51. ↑ Shiga T, Kondo H, Kato Y, Inoue M (17 de diciembre de 2015). "Inserción de iones de calcio en un análogo de azul de Prusia en soluciones no acuosas y su aplicación a una batería recargable con portadores duales". The Journal of Physical Chemistry C. 119 ( 50): 27946–27953 . doi : 10.1021/acs.jpcc.5b10245 . ISSN 1932-7447 . 
  52. ↑ Adil M, Sarkar A, Roy A, Panda MR, Nagendra A, Mitra S (marzo de 2020). "Celdas completas prácticas de baterías acuosas de iones de calcio para almacenamiento estacionario futuro". ACS Applied Materials & Interfaces . 12 (10): 11489– 11503. Bibcode : 2020AAMI...1211489A . doi : 10.1021/acsami.9b20129 . PMID 32073827. S2CID 211214804 .  
  53. ↑ Arroyo-de Dompablo ME, Krich C, Nava-Avendaño J, Palacín MR, Bardé F (julio de 2016). "En busca de materiales catódicos para baterías de iones de Ca: las perovskitas CaMO3 (M = Mo, Cr, Mn, Fe, Co y Ni)". Physical Chemistry Chemical Physics . 18 (29): 19966– 19972. Bibcode : 2016PCCP...1819966A . doi : 10.1039/C6CP03381D . hdl : 10261/147901 . PMID 27398629 . 
  54. ↑ Zhao Z, Yao J, Sun B, Zhong S, Lei X, Xu B, Ouyang C (2018-11-15). "Identificación de primeros principios de la espinela CaCo2O4 como un material catódico prometedor para baterías de iones de calcio". Solid State Ionics . 326 : 145–149 . doi : 10.1016/j.ssi.2018.10.004 . ISSN 0167-2738 . S2CID 105010988 .  
  55. ^ Liu D, Zhu W, Trottier J, Gagnon C, Barray F, Guerfi ​​A, et al. (2013-11-18). "Materiales de espinela para cátodos de alto voltaje en baterías de iones de litio" . Avances de RSC . 4 (1): 154–167.doi : 10.1039 / C3RA45706K . ISSN 2046-2069 .  
  56. 1 2 Chando, Paul Alexis; Chen, Sihe; Shellhamer, Jacob Matthew; Wall, Elizabeth; Wang, Xinlu; Schuarca, Robson; Smeu, Manuel; Hosein, Ian Dean (2023-10-24). "Explorando el óxido de manganeso de calcio como un material catódico prometedor para baterías de iones de calcio" . Química de materiales . 35 (20): 8371– 8381. doi : 10.1021/acs.chemmater.3c00659 . ISSN 0897-4756 . PMC 10601472. PMID 37901147 .   
  57. ↑ Torres A, Luque FJ, Tortajada J, Arroyo-de Dompablo ME (julio de 2019). "Análisis de minerales como materiales de electrodo para baterías recargables a base de Ca" . Scientific Reports . 9 (1) 9644. Bibcode : 2019NatSR...9.9644T . doi : 10.1038/ s41598-019-46002-4 . PMC 6609692. PMID 31273248 .  
  58. ↑ Juran TR, Smeu M (2019-10-01). "Cátodo de TiSe2 para baterías más allá de los iones de litio". Journal of Power Sources . 436 226813. Bibcode : 2019JPS...43626813J . doi : 10.1016/j.jpowsour.2019.226813 . ISSN 0378-7753 . S2CID 198324987 .  
  59. ↑ Véase KA, Gerbec JA, Jun YS, Wudl F, Stucky GD, Seshadri R (agosto de 2013). "Una celda primaria de calcio de alta capacidad basada en el sistema Ca-S" . Advanced Energy Materials . 3 (8): 1056– 1061. Bibcode : 2013AdEnM...3.1056S . doi : 10.1002/aenm.201300160 . S2CID 97151846 . 
  60. ↑ Yu X, Boyer MJ, Hwang GS, Manthiram A (2019). "Hacia una batería reversible de calcio-azufre con un enfoque de mediación de iones de litio" . Advanced Energy Materials . 9 (14) 1803794. Bibcode : 2019AdEnM...903794Y . doi : 10.1002/aenm.201803794 . ISSN 1614-6840 . OSTI 1598280 .  
  61. ↑ Reinsberg P, Bondue CJ, Baltruschat H (2016-10-06). "Baterías de calcio-oxígeno como una alternativa prometedora a las baterías de sodio-oxígeno" . The Journal of Physical Chemistry C. 120 ( 39): 22179– 22185. doi : 10.1021/acs.jpcc.6b06674 . ISSN 1932-7447 . 
  62. ↑ Shiga T, Kato Y, Yoko H (27-06-2017). "Acoplamiento del radical nitroxilo como catalizador de carga electroquímica y líquido iónico para el recubrimiento/disolución de calcio hacia una batería recargable de calcio-oxígeno". Journal of Materials Chemistry A . 5 (25): 13212– 13219. doi : 10.1039/C7TA03422A . ISSN 2050-7496 . 
  63. ↑ Sí, Lei; Liao, Meng; Zhang, Kun; Zheng, Mengting; Jiang, Yi; Cheng, Xiangran; Wang, Chuang; Xu, Qiuchen; Tang, Chengqiang; Li, Pengzhou; Wen, Yunzhou; Xu, Yifei; Sol, Xuemei; Chen, Peining; Sol, Hao (7 de febrero de 2024). "Una batería recargable de calcio y oxígeno que funciona a temperatura ambiente" . Naturaleza . 626 (7998): 313– 318. Bibcode : 2024Natur.626..313Y . doi : 10.1038/s41586-023-06949-x . ISSN 1476-4687 . PMID 38326591 .  
  64. ^ Geng, Shitao; Zhao, Xiaoju; Xu, Qiuchen; Yuan, Bin; Wang, Yan; Liao, Meng; Sí, Lei; Wang, Shuo; Ouyang, Zhaofeng; Wu, Liang; Wang, Yongyang; Mamá, Chenyan; Zhao, Xiaojuan; Sol, Hao (31 de enero de 2024). «Una batería recargable de Ca/Cl2» . Comunicaciones de la naturaleza . 15 (1): 944. doi : 10.1038/s41467-024-45347-3 . ISSN 2041-1723 . PMC 10831116 . PMID 38296971 .   
  65. ↑ Gao X, Liu X, Mariani A, Elia GA, Lechner M, Streb C, Passerini S (2020-08-13). "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" . Energy & Environmental Science . 13 (8): 2559– 2569. Bibcode : 2020EnEnS..13.2559G . doi : 10.1039/D0EE00831A . hdl : 11311/1270122 . ISSN 1754-5706 . 
  66. ↑ Black AP, Torres A, Frontera C, Palacín MR, Arroyo-de Dompablo ME (febrero de 2020). "Evaluación de ferritas de calcio como cátodos para baterías recargables de calcio: DFT, síntesis, caracterización y electroquímica de Ca 4 Fe 9 O 17 " . Dalton Transactions . 49 (8): 2671– 2679. doi : 10.1039/C9DT04688G . PMID 32048697 . 
  67. ↑ Li Z, Vinayan BP, Diemant T, Behm RJ, Fichtner M, Zhao-Karger Z (octubre de 2020). "Baterías recargables de calcio-azufre gracias a un electrolito eficiente a base de borato" . Small . 16 (39) e2001806. Bibcode : 2020Small..1601806L . doi : 10.1002/smll.202001806 . PMID 32812367 . 
  68. ↑ Palacin M, Black A, Tchitchekova DS, Johansson P, Araujo RB, Aren F, et al. (23 de noviembre de 2020). "Abordando el desarrollo de baterías recargables de calcio: el proyecto CARBAT". Resúmenes de reuniones de la ECS . MA2020-02 (2): 449. doi : 10.1149/MA2020-022449mtgabs . ISSN 2151-2043 . S2CID 234584810 .   
  69. ↑ Pu SD, Gong C, Gao X, Ning Z, Yang S, Marie JJ, et al. (2020-07-10). "Electrodeposición dependiente de la densidad de corriente en electrolitos de Ca: de glóbulos a dendritas" . ACS Energy Letters . 5 (7): 2283– 2290. Bibcode : 2020ACSEL...5.2283P . doi : 10.1021/acsenergylett.0c01153 . S2CID 225648185 .