Le batterie agli ioni di litio sono in costante sviluppo a causa dell’aumento della domanda di potenza e di accumulo di energia. Un approccio promettente per la progettazione di batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni è l’utilizzo di materiali a conversione/lega, come lo SnO₂.

Questa classe di materiali presenta infatti prestazioni eccellenti e facilità di preparazione; tuttavia, soffre di instabilità meccaniche durante i cicli che ne compromettono l’uso. Un modo per superare questi problemi è quello di preparare compositi con materiali bidimensionali stabilizzanti.

Negli ultimi 10 anni, sono stati sviluppati materiali bidimensionali con eccellenti proprietà di trasporto (grafene, MXenes) che possono essere utilizzati in sinergia con i materiali a conversione per sfruttarne la stabilità meccanica. In questo lavoro, un nanocomposito 50/50 (in massa) SnO₂/Ti₃C₂T_z è stato preparato e ottimizzato come elettrodo negativo per batterie agli ioni di litio.

Il nanocomposito fornisce oltre 500 mAh g^-1 per 700 cicli a 0,1 A g^-1 e dimostra un’eccellente capacità ad alte correnti, con 340 mAh g^-1 a 8 A g^-1. Questi risultati sono dovuti al comportamento sinergico dei due componenti del nanocomposito, come dimostrato da analisi chimiche, strutturali e morfologiche ex situ. Queste conoscenze permettono, per la prima volta, di formulare un meccanismo di reazione con ioni di litio che prevede una parziale reversibilità della reazione di conversione con la formazione di SnO,