Telurio con transferencia química reversible de seis electrones para baterías de zinc de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los calcógenos, en particular el telurio (Te), muestran potencial como cátodos de conversión para baterías de zinc (ZB) debido a su alta densidad de energía.
• Los cátodos Te actuales están limitados por una meseta de baja tensión (∼0.59 V) porque su reacción de conversión está restringida a Te2-/Te0.
• Esto inhibe el desarrollo de ZBs basados en Te hacia una mayor tensión de salida y densidad de energía.

Objetivo del estudio:

• Para activar el comportamiento redox reversible completo del telurio (Te2-/Te0/Te2+/Te4+) en las baterías de zinc.
• Para superar las limitaciones de la baja tensión y la densidad de energía en los ZB actuales basados en Te.
• Mejorar la estabilidad y el rendimiento de los cátodos de Te en ZB.

Principales métodos:

• Empleando un ion cloruro altamente concentrado (Cl−) que contiene electrolito para activar las reacciones redox Te−2−/Te−0.
• Utilización de un electrolito basado en líquido iónico modificado (IL) para mejorar la estabilidad de las especies de telurio y el rendimiento del ciclo.
• Fabricación y ensayo de celdas de bolsa de 400 mAh para la evaluación de alto rendimiento.

Principales resultados:

• Se ha activado con éxito el redox reversible Te2-/Te0/Te2+/Te4+ con transferencia de hasta seis electrones.
• Logró tres mesetas de descarga plana a 1,24, 0,77 y 0,51 V con una capacidad total de 802,7 mAh g ^-1 .
• Demostró una batería de ZnTe de alto rendimiento con alta capacidad de área (7,13 mAh cm^-2), densidad de energía (542 Wh kg_{Te^-1), excelente ciclismo y baja autodescarga en celdas de bolsa.}

Conclusiones:

• El estudio activó con éxito el potencial redox completo de los cátodos de telurio en baterías de zinc utilizando un electrolito de cloruro concentrado.
• Los electrolitos líquidos iónicos modificados mejoraron significativamente la estabilidad y el rendimiento de las baterías de ZnTe, logrando una alta densidad de energía y estabilidad de ciclo.
• Este trabajo ofrece una ruta prometedora para el desarrollo de baterías de zinc avanzadas y de alto rendimiento basadas en cátodos de conversión de telurio.