Cobalto y Vanadio Trimetaphosphate Polyanions: síntesis, caracterización y evaluación electroquímica para...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• El desarrollo de electrolitos estables y eficientes es crucial para el avance de las baterías de flujo redox no acuosas (NaRFB).
• Los complejos de metales de transición ofrecen propiedades redox ajustables para aplicaciones de baterías.
• Los ligandos de metafosfato presentan entornos de coordinación únicos para los iones metálicos.

Objetivo del estudio:

• Construir y evaluar una célula electroquímica utilizando complejos de cobalto y bistrimetaphosphate de vanadio.
• Investigar la idoneidad de estos complejos como materiales catolíticos y anolíticos en NaRFB.
• Para caracterizar las propiedades redox, estabilidad y solubilidad de los complejos sintetizados.

Principales métodos:

• Construcción de células electroquímicas con cobalto ([Co^II/III(P₃O_{9) 2^4-/3-) y vanadio ([V^III/II(P3O9) 2^3-/4-) complejos de bistrimetafosfato.}
• Voltametría cíclica y ciclo galvanostático para evaluar el rendimiento y la estabilidad de la célula.
• Caracterización espectroscópica (³¹P RMN, UV/vis, ESI-MS(-), IR) y cristalografía de rayos X para el análisis estructural.
• Aislamiento y caracterización del complejo de cobalto de espín cruzado (SCO).

Principales resultados:

• Se logró una celda electroquímica con un voltaje de celda de 2,4 V y una eficiencia de Coulomb > 90% durante 100 ciclos.
• Los complejos de cobalto y vanadio exhibieron una química redox reversible, una alta estabilidad electroquímica y una excelente solubilidad en acetonitrilo.
• Se caracterizaron las sales cristalinas aisladas ([PPN]₄[1]·2MeCN y [PPN]₃[2]·DME), con datos estructurales para el complejo de cobalto.
• Se aisló con éxito un complejo de cobalto de espín cruzado, la especie católica activa.

Conclusiones:

• Los complejos de cobalto y bistrimetaphosphate del vanadio son candidatos prometedores para los electrolitos de NaRFB.
• El rendimiento demostrado de las células pone de relieve el potencial de los sistemas basados en metafosfatos de metales de transición.
• Este trabajo abre caminos para desarrollar nuevos electrolitos de batería de flujo redox totalmente inorgánicos no acuosos.