Una nueva clase de baterías recargables de litio y sodio basadas en selenio y selenio-azufre como electrodo positivo

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Almacenamiento de energía Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de litio y iones de sodio son cruciales para el almacenamiento moderno de energía.
• El desarrollo de materiales de cátodo estables y de alta capacidad sigue siendo un desafío clave.
• Los catodos existentes a base de azufre se enfrentan a problemas de estabilidad y conductividad.

Objetivo del estudio:

• Introducir nuevos materiales para cátodos de selenio y selenio-azufre (Se(x) S(y).
• Para investigar los mecanismos estructurales de la inserción de litio (Li) y sodio (Na) en estos electrodos.
• Evaluar el rendimiento electroquímico y el potencial de estos nuevos materiales para aplicaciones de almacenamiento de energía.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización del selenio y los materiales del cátodo selenio-azufre.
• Pruebas electroquímicas de inserción/extracción de Li y Na.
• Análisis de la función de distribución de pares (PDF) para comprender los mecanismos estructurales.

Principales resultados:

• Los electrodos de selenio (Se) demuestran un prometedor rendimiento electroquímico tanto con los ánodos de Li como con los de Na.
• Los sistemas Se(x) S(y) mixtos ofrecen propiedades de electrodo sintonizables, capacidad de equilibrio y conductividad.
• Los electrodos Se y Se{x}S{y} exhiben un ciclo estable a altas tensiones (hasta 4,6 V).
• Estos materiales logran densidades volumétricas de energía más altas en comparación con las baterías a base de azufre.

Conclusiones:

• El selenio y los compuestos de selenio y azufre representan una nueva clase de materiales de cátodo viables para baterías avanzadas.
• La naturaleza sintonizable de Se(x) S(y) permite la optimización del rendimiento del electrodo.
• La estabilidad de alto voltaje y la densidad de energía hacen que estos materiales sean prometedores para los vehículos eléctricos y el almacenamiento en la red.