Activación de una reacción multielectrónica de cátodos estructurados NASICON hacia una alta densidad de energía para...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La creciente demanda de almacenamiento de energía renovable impulsa el interés en las baterías de iones de sodio.
• Los cátodos NASICON ofrecen estabilidad térmica y estructuras 3D abiertas, pero se enfrentan a limitaciones de densidad de energía.

Objetivo del estudio:

• Mejorar la densidad de energía de los cátodos de tipo NASICON mediante la activación de reacciones multielectrónicas.
• Investigar una estrategia de dopaje para la utilización de una mayor tensión y capacidad en las baterías de iones de sodio.

Principales métodos:

• Los cálculos de los primeros principios guiaron una estrategia de dopaje de cromo (Cr).
• Reacciones redox multielectrónicas investigadas que involucran parejas V$^{2+/3+/4+/5+}$.
• Se analizó el papel del Cr dopante en el almacenamiento de sodio y las transiciones de electrones de valencia.

Principales resultados:

• El dopaje de Cr activó con éxito las reacciones redox multielectrónicas (V$^{2+/3+/4+/5+}$).
• Se logró una densidad de energía significativamente mejorada en los cátodos NASICON en comparación con otros materiales.
• Se aclaró el mecanismo de los cambios en el estado de dopante Cr y de valencia durante el almacenamiento de sodio.

Conclusiones:

• Una estrategia de dopaje ampliamente aplicable utilizando Cr puede lograr reacciones multielectrónicas en los cátodos NASICON.
• Este enfoque es crucial para el desarrollo de baterías de iones de sodio de mayor densidad de energía.
• Los hallazgos allanan el camino para la comercialización de tecnologías avanzadas de baterías de iones de sodio.