Baterías estables sin dendritas de sodio y azufre habilitadas por un electrolito localizado de alta concentración

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Energía sostenible

Sus antecedentes:

• Las baterías de sodio-azufre (Na-S) son alternativas de almacenamiento de energía sostenibles y de bajo costo a las baterías de iones de litio.
• Los principales desafíos incluyen el transporte de polisulfuro de sodio (NaPS), las reacciones secundarias de electrolitos y la formación de dendrita de sodio, lo que dificulta su aplicación práctica.
• El desarrollo de interfasas sólidas de electrolitos (SEI) es crucial para el rendimiento estable de la batería Na-S.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la estructura de solvación de electrolitos en la formación de SEI en las baterías de Na-S.
• Para suprimir el desplazamiento de NaPS y el crecimiento de dendritas para mejorar la estabilidad del ciclo de la batería.
• Demostrar la viabilidad práctica de las baterías Na-S con SEI de ingeniería.

Principales métodos:

• Ajuste de la estructura de solvación de electrolitos líquidos iónicos para formar SEI ricos en inorgánicos en ambos electrodos.
• Investigando el comportamiento electroquímico de las células Na-S utilizando el electrolito modificado.
• Realización de ensayos de ciclo a largo plazo y análisis de la composición y morfología del SEI.

Principales resultados:

• Formación de un SEI estable y rico en compuestos inorgánicos en el ánodo de sodio y el cátodo de azufre.
• La supresión de la transferencia de NaPS y la transformación del oxirreducción del azufre en una reacción de estado cuasi sólido.
• Se logra una alta capacidad inicial (922 mA h g ^-1) y una excelente estabilidad en ciclos (0,10% de desvanecimiento de la capacidad por ciclo durante 300 ciclos).
• Se ha demostrado que no contiene dendrito.

Conclusiones:

• La ingeniería de electrolitos es una estrategia eficaz para crear IES de protección para las baterías Na-S de alto rendimiento.
• El enfoque desarrollado mitiga significativamente los mecanismos clave de degradación, lo que permite un funcionamiento estable y eficiente.
• La escalabilidad demostrada para las células de bolsa pone de relieve el potencial de aplicación comercial de esta tecnología.