Nuevos cátodos de polianiones mixtos a base de hierro para baterías recargables de litio y sodio: cálculos combinados...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Química del estado sólido.

Sus antecedentes:

• Los compuestos de polianiones a base de hierro son críticos para el almacenamiento de energía de próxima generación.
• El desarrollo de materiales con un transporte iónico eficiente es clave para las baterías de alto rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar los nuevos compuestos de polianiones mixtos a base de hierro Li(x) Na(4-x) Fe(3)(PO(4))(2)(P(2)O(7)).
• Para investigar su estructura cristalina, conductividad iónica y rendimiento electroquímico para baterías de iones de litio y iones de sodio.

Principales métodos:

• Síntesis del estado sólido y determinación de la estructura cristalina.
• Cálculos de primeros principios para analizar las vías iónicas y las barreras de activación.
• Pruebas electroquímicas en células de litio y sodio.

Principales resultados:

• Se han sintetizado con éxito compuestos de litio (x) na (x) 4-x) fe (x) 3 (po (x) 4) 2 (p (x) 2 (o (x) 7) (x = 0-3).
• Se identificaron vías de difusión 3D de iones de sodio/litio facilitadas por los pilares P(2) O(7).
• Funcionamiento demostrado de electrodo reversible con capacidades de 140 mAh g(-1) (células Li) y 129 mAh g(-1) (células Na).
• Potenciales redox expuestos alrededor de 3.4 V (vs Li) y 3.2 V (vs Na).

Conclusiones:

• Los nuevos compuestos son conductores iónicos rápidos con potencial para aplicaciones de baterías de alta potencia.
• Estos electrodos a base de hierro ofrecen una alta estabilidad térmica y pequeños cambios de volumen.
• Los materiales sintetizados presentan una alternativa viable a los materiales de electrodo de batería existentes a base de hierro.